KR20150055016A - Detection of non-nucleic acid analytes using strand displacement exchange reactions - Google Patents

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커트 베스테라거 고텔프
자오 장
마이클 브론덤 크옐스트룹
크리스티안 헤예센
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유니센스 다이아그노스틱스 앱스
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Abstract

본 발명은 DNA 및 RNA와 다른 피분석물 검출을 위한 검출 시스템에 관한 것이다. 시스템은 특이적인 방법으로 서로 혼성화할 수 있고 특이적인 혼성화 현상에 기반한 신호를 생성할 수 있는 올리고뉴클레오티드 세트를 포함한다. 시스템은 신호 변화를 야기하는 피분석물 또는 피분석물들의 존재 시 올리고뉴클레오티드 간의 혼성화 평형의 변화에 의존한다.The present invention relates to a detection system for DNA and RNA and other analyte detection. The system includes a set of oligonucleotides that can hybridize to each other in a specific way and generate signals based on specific hybridization phenomena. The system relies on changes in the hybridization equilibrium between the oligonucleotides in the presence of the analyte or analyte causing the signal change.

Figure P1020157009396
Figure P1020157009396

Description

가닥 치환 교환 반응을 이용한 비-핵산 피분석물의 검출{DETECTION OF NON-NUCLEIC ACID ANALYTES USING STRAND DISPLACEMENT EXCHANGE REACTIONS}DETECTION OF NON-NUCLEIC ACID ANALYTICS USING STRAND DISPLACEMENT EXCHANGE REACTIONS < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 피분석물 검출 시스템에 관한 것이다. 특히 본 발명은 피분석물 검출 시스템과 관련 있으며, 여기서 피분석물은 핵산 즉 DNA 및 RNA이 아닌 피분석물이다.The present invention relates to an analyte detection system. In particular, the invention relates to an analyte detection system, wherein the analyte is an analyte that is not a nucleic acid, i.e., DNA and RNA.

ELISA, SPR, QCM, 전기 화학 센서(electrochemical sensors) 등과 같은 다양한 다른 방법이 샘플 내 펩타이드/단백질 및 기타 분자의 검출에 이용할 수 있다. 이러한 표면-기반 방법은 고감도 및 다중 센싱 능력(multiplex sensing ability)이 주어지지만, 고정화 과정은 단백질-리간드 결합을 간섭할 수 있고, 조심스러운 세척 및 비특이적 흡착을 방지하기 위한 차단을 자주 요구한다. 체계적인(well-established) 균질화 방법은 몇 되지 않으며, 이중에서도 형광 편광(fluorescence polarization)은 소분자(small molecule)-단백질 상호작용의 연구에 보편적으로 사용된다(Analysis of protein-ligand interactions by fluorescence polarization, Ana Rossi & Colin Taylor, Nature protocols, 2011). Various other methods, such as ELISA, SPR, QCM, electrochemical sensors, etc., can be used to detect peptides / proteins and other molecules in the sample. While these surface-based methods are given high sensitivity and multiplex sensing ability, the immobilization process can interfere with protein-ligand binding and frequently requires blocking to prevent careful washing and nonspecific adsorption. There are few well-established homogenization methods, and fluorescence polarization is commonly used for the study of small molecule-protein interactions. (Analysis of protein-ligand interactions by fluorescence polarization, Ana Rossi & Colin Taylor, Nature protocols, 2011).

전기 화학 바이오 센서(Electrochemical biosensors)는 일반적으로 전자를 생산 또는 소모하는 효소 촉매 반응을 기반으로 한다. 효소-결합 면역 흡착법(Enzyme-linked immunosorbent assays ,ELISAs)은 펩타이드, 단백질, 항체 및 호르몬과 같은 물질을 검출 및 정량화하기 위하여 디자인된 플레이트-기반 분석법이다. 표면 플라즈몬 공명(Surface plasmon resonance ,SPR)은 이것이 더 큰 단백질을 결합하는 경우 금속 박막(thin metal film) 표면의 굴절률 변화를 기록함으로써 고정된 리간드 크기의 증가를 검출한다. 진동 수정 마이크로저울(quartz crystal microbalance, QCM) 검출 방식은 결정면(crystal surfaces) 상에 증착된 박막의 질량 변화 및 물리적 성질의 측정을 기반으로 한다. 형광 편광(fluorescence polarization)은 유효 분자 부피의 변화를 검출하는 플랜-편광(plan-polarized light)을 이용하여 더 큰 단백질에 대한 작은 형광 리간드의 결합을 검출한다.Electrochemical biosensors are generally based on enzyme-catalysed reactions that produce or consume electrons. Enzyme-linked immunosorbent assays (ELISAs) are plate-based assays designed to detect and quantify substances such as peptides, proteins, antibodies and hormones. Surface plasmon resonance (SPR) detects the increase in fixed ligand size by recording changes in the refractive index of the surface of a thin metal film when it binds a larger protein. The quartz crystal microbalance (QCM) detection method is based on measurement of mass change and physical properties of thin films deposited on crystal surfaces. Fluorescence polarization detects the binding of small fluorescent ligands to larger proteins using plan-polarized light to detect changes in effective molecular volume.

PCR, 서던 블랏팅, 노던 블랏팅 및 FISH와 같은 다양한 분석법은 샘플 내 핵산 분자를 검출할 수 있도록 한다. 더욱이 최근의 접근법은 DNA 토홀드(toehold) 교환 반응이다. DNA 토홀드 교환 반응(DNA toehold exchange reaction)은 특정 토홀드 영역을 각각 갖는 두 개의 DNA 가닥이 기질의 역할을 하는 제3 DNA 가닥에 혼성화하기 위하여 서로 경쟁하는 시스템이다. 이의 높은 모듈성(modularity), 디자인성(designability) 및 민감성 때문에, 이것은 촉매 DNA 네트워크를 개발하고(Zhang et al. Engineering entropy-driven reactions and networks catalyzed by DNA. Science 2007, 318, 1121-1125), DNA 가닥 치환 키네틱을 제어하며(Zhang et al. Control of DNA strand displacement kinetics using toehold exchange. J Am Chem Soc 2009, 131, 17303-17314), 핵산 혼성화 특이성을 최적화(Zhang et al. Optimizing the specificity of nucleic acid hybridization. Nat Chem 2012, 4, 208-214)하는 데에 이용되어 왔다. 그러나, 이러한 시스템은 핵산 분자를 검출에만 적합하다. Various assays such as PCR, Southern blotting, Northern blotting and FISH allow detection of nucleic acid molecules in the sample. Moreover, a recent approach is the DNA tohold exchange reaction. A DNA toehold exchange reaction is a system in which two DNA strands each having a specific tohod region compete with each other to hybridize to a third DNA strand serving as a substrate. Due to its high modularity, designability and sensitivity, it has developed a catalytic DNA network (Zhang et al., Engineering entropy-driven reactions and networks catalyzed by DNA. Science 2007, 318, 1121-1125) Strand displacement kinetic (Zhang et al., Control of DNA strand displacement kinetics using toehold exchange, J Am Chem Soc 2009, 131, 17303-17314), optimization of nucleic acid hybridization specificity (Zhang et al., Optimization of specificity of nucleic acid Nat Chem 2012, 4, 208-214). However, such a system is only suitable for detection of nucleic acid molecules.

따라서, DNA 및 RNA와 다른 분자를 검출하기 위한 개선된 검출 시스템이 유리하며, 특히 DNA 및 RNA와 다른 소분자를 검출하기 위한 더 효율적 및/또는 신뢰성 있는 검출 시스템이 유리할 것이다.Thus, improved detection systems for detecting DNA and other molecules as well as RNA are advantageous, and more efficient and / or reliable detection systems for detecting DNA and RNA and other small molecules will be advantageous.

본 발명은 DNA 및 RNA와 다른 피분석물을 검출하기 위한 피분석물 검출 시스템을 제공한다. 시스템은 특이적인 방법으로 서로 혼성화할 수 있는 올리고뉴클레오티드의 세트를 포함하고, 특이적 혼성화 현상을 기반으로 하는 신호를 생성시킬 수 있다. 시스템은 신호의 변화를 야기시키는 피분석물 또는 피분석물들의 존재하에서 올리고뉴클레오티드 간의 혼성화 평형 변화에 의존한다. The present invention provides an analyte detection system for detecting DNA and RNA and other analytes. The system includes a set of oligonucleotides that can hybridize to each other in a specific manner and can generate signals based on specific hybridization phenomena. The system relies on hybridization equilibrium changes between oligonucleotides in the presence of the analyte or analyte causing the signal change.

본 명세서에서는 3개 DNA 가닥의 하나 또는 그 이상에 소분자(예를 들어, 항원 또는 합텐)을 부착함으로써, 비-핵산 표적 검출을 위한 DNA 토홀드 교환 반응을 이용하는 검출 시스템을 제공한다. 소분자와 이의 리셉터 단백질 또는 항체간의 특이적 결합은 본래의 평형을 이동시키고, 용매 내 각 성분의 집단 변화(population change)는 예를 들면 FRET(Forster resonance energy transfer)로 모니터링 할 수 있다. 도식(scheme)은 하기에 나타내었다:Provided herein is a detection system that utilizes a DNA tohold exchange reaction for non-nucleic acid target detection by attaching small molecules (e. G., Antigen or hapten) to one or more of the three DNA strands. The specific binding between the small molecule and its receptor protein or antibody shifts the original equilibrium and the population change of each component in the solvent can be monitored, for example, by FRET (Forster resonance energy transfer). The scheme is shown below:

Figure pct00001
Figure pct00001

여기서, A, B 및 S는 3개의 DNA 올리고뉴클레오티드이며, 이중에서 A 및 b는 S에 부분 상보적이다. X는 A에 표지된 소분자를 나타내고, Y는 이에 대응하는 결합 단백질이다. 예를 들어, Y가 없을 경우, A 및 B는 S와의 혼성화에 대하여 동일하거나 또는 거의 동일한 능력을 가지며, Y가 있을 경우, 단백질의 벌키성(bulkiness), 전하 또는 기타 효과는 혼성화 에너지에 영향을 주어, 이의 비율은 예를 들어 50:50에서 20:80으로 변화할 수 있다. 기본적으로, 이러한 개념은 각 혼성 형성(hybrid formation)을 위하여 에너지의 작은 교란(perturbation)이 두개의 DNA 혼성(hybrid)간의 평형에 비교적 큰 이동을 야기한다는 사실을 이용한다.Where A, B, and S are three DNA oligonucleotides, where A and b are partially complementary to S. X represents a small molecule labeled with A, and Y is a corresponding binding protein. For example, in the absence of Y, A and B have the same or nearly the same ability to hybridize to S, and if Y is present, the bulkiness, charge or other effects of the protein will affect the hybridization energy Given that the ratio can vary from 50:50 to 20:80, for example. Basically, this concept exploits the fact that for each hybrid formation a small perturbation of energy causes a relatively large shift in the equilibrium between the two DNA hybrids.

일반적으로 토홀드 교환 반응 시스템은, 동일한 분지점 이동 영역을 공유하지만, 토홀드 영역이 상이한 두개의 DNA 가닥은, 제3 DNA와 혼성화하기 위하여 서로 역동적으로 경쟁한다. 전체 치환 사이클은 도 2에 나타낸다. 예를 들어, 처음에 AS 듀플렉스(duplex)를 형성하도록 가닥 A (A)는 가닥 S (S)와 쌍을 이룬다. S 는 가닥 B (B)에 대하여 다른 토홀드 영역을 가지기 때문에, B의 토홀드는 S의 토홀드와 혼성화하는 기회를 갖는다. A 및 B 모두 S에 결합하자마자, 서열 대칭(sequence symmetry)으로 인하여, 분지점 이동 과정이 발생한다. 이 과정에서, A 및 B는 서로 치환하는 동일한 기회를 가지며, 따라서 A가 오직 토홀드를 통하여 S와 결합하는 반면, 생성물의 절반은 B가 S의 분지점 이동 지역을 완전하게 갖는 것 일 수 있다. 토홀드는 일반적으로 짧기 때문에, 혼성화는 불안정하고 일시적(transient)임에 따라, 최종적으로 용액 내 BS와 A의 성분을 남긴다. 상기의 모든 단계는 가역적이다. 여기에 B는 일반적으로 분지점 이동 영역에 표지된 결합 모이어티를 갖는 것을 주의해야 한다.In general, the tohod exchange reaction system shares two identical point-of-motion regions, but the two DNA strands that differ in the tohod region compete with each other dynamically to hybridize with the third DNA. The total substitution cycle is shown in Fig. For example, strand A (A) is paired with strand S (S) to initially form an AS duplex. Since S has a different to-hold region with respect to strand B (B), the tohole of B has an opportunity to hybridize with the tohole of S. As soon as both A and B bind to S, due to sequence symmetry, a branch point transfer process occurs. In this process, A and B have the same opportunity to substitute each other, so that A only bonds with S through the tohtow, while half of the product can be that B has a complete branching point region of S . Because the tohole is generally short, hybridization is unstable and transient, resulting in the final leaving of the components of BS and A in solution. All of the above steps are reversible. Note that B generally has a binding moiety labeled in the point-of-travel region.

피분석물의 존재 시, B에 결합된 소분자에 대한 피분석물의 결합은 토홀드 결합에 큰 영향을 미치지 않을 수 있으나, 분지점 이동 과정을 수행하는 B에 대하여 증가된 에너지 장벽을 야기시킬 수 있으며, 따라서 S와 경쟁적인 결합하는 A와 비교하여 B에게 불이익(또는 때때로 이점)을 준다. 따라서, 최종 생성물에서, 열역학적 평형(thermodynamic equilibrium)은 표적 피분석물과 결합된 단일-가닥 B뿐만 아니라, 더 많은 AS 듀플렉스(종종 더 많은 BS 듀플렉스) 형성의 방향으로 이동될 수 있으며, 이 집단 변화는 FRET 또는 기타 광학적 방법에 의해 검출될 수 있다.In the presence of the analyte, the binding of the analyte to the small molecule bound to B may not have a significant effect on the tohound binding, but may cause an increased energy barrier for B performing the branching point transfer process, Thus giving B a disadvantage (or sometimes an advantage) as compared to A, which competes with S. Thus, in the final product, the thermodynamic equilibrium can be shifted in the direction of forming more AS duplexes (often more BS duplexes) as well as single-strand B bound to the target analyte, Can be detected by FRET or other optical methods.

다른 유형의 연구에서 실시예 부분은 상기 개념이 RNA 및 DNA와 다른 피분석물 검출을 위하여 실제로 작동하는지 나타낸다.In another type of study, the Example portion shows that the concept actually works for RNA and DNA and other analyte detection.

결론적으로, 미세-조정된(fine-tuned) 토홀드 교환 반응을 기반으로 단백질 및 소분자를 모두 검출할 수 있는 신규한 검출 시스템이 개발되어 왔다. ELISA와 같은 기존 방법과 비교하여, 이 방법은 무-효소(enzyme-free)이고, 단백질 변형 및 2가 항원/항체 탐색 노력을 회피한다. In conclusion, a novel detection system has been developed that can detect both proteins and small molecules on the basis of a fine-tuned tohod exchange reaction. Compared to conventional methods such as ELISA, this method is enzyme-free and avoids protein modification and bivalent antigen / antibody screening efforts.

이와 같은 방법은 건강, 음식, 동물 및 환경과 관련된 활성을 검출하기 위하여 민감적이고, 특이적이며, 강력한 고-수율 플랫폼(high-throughput platform)과 같은 용도를 찾을 수 있다.Such a method can find use as a sensitive, specific, and robust high-throughput platform to detect activity associated with health, food, animals and the environment.

따라서, 본 발명의 목적은 DNA 및 RNA와 다른 분자를 검출할 수 있는 검출 시스템을 제공한다. 다른 목적은 DNA 및 RNA와 다른 소분자를 검출할 수 있고, 피분석물을 검출하기 위하여 피분석물에 하나의 결합 부위만을 필요로 하는 검출 시스템을 제공한다. 이는 예를 들어 피분석물에 두개의 결합 부위를 필요로 하는 ELISA 분석법과 대조적이다. 소분자에서 두개의 결합 부위는 존재하지 않을 수 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a detection system capable of detecting DNA and RNA and other molecules. Another object is to provide a detection system capable of detecting DNA and RNA and other small molecules and requiring only one binding site in the analyte to detect the analyte. This is in contrast to ELISA assays, which require, for example, two binding sites in the analyte. Two binding sites may not be present in the small molecule.

따라서, 본 발명의 일 양태는 DNA 및 RNA와 다른 피분석물을 검출하기 위한 피분석물 검출 시스템에 관한 것이고, 시스템은 최소 제1 올리고뉴클레오티드 A, 제 올리고뉴클레오티드 B 및 제3 올리고뉴클레오티드 S를 포함하며, 여기서:Accordingly, one aspect of the present invention relates to an analyte detection system for detecting an analyte other than DNA and RNA, the system comprising a minimal first oligonucleotide A, a first oligonucleotide B and a third oligonucleotide S , Where:

올리고뉴클레오티드 A 및 올리고뉴클레오티드 B 각각은 올리고뉴클레오티드 S의 서열에 상보적 또는 부분 상보적인 서열을 포함하며, 여기서 올리고뉴클레오티드 A 및 B는 동적 평형(dynamic equilibrium)에서 올리고뉴클레오티드 S와의 혼성화를 위하여 경쟁하고, 선택적으로 여기서 올리고뉴클레오티드 A 및 B 중 하나 이상은 DNA 및 RNA와 다른 피분석물과 상호작용이 가능한 공유 결합된 결합 모이어티(covalently linked binding moiety)를 포함하며; Each of oligonucleotide A and oligonucleotide B comprises a complementary or partially complementary sequence to the sequence of oligonucleotide S wherein oligonucleotides A and B compete for hybridization with oligonucleotide S in dynamic equilibrium, Optionally, at least one of the oligonucleotides A and B comprises a covalently linked binding moiety capable of interacting with DNA and RNA and other analytes;

올리고뉴클레오티드 A 및 B 중 1종 이상, 또는 상기 올리고뉴클레오티드에 결합된 공유 결합된 결합 모이어티(covalently linked binding moiety)는 DNA 및 RNA와 다른 피분석물과 상호작용이 가능하여, 올리고뉴클레오티드 또는 결합 모이어티와 상기 피분석물의 상호작용이 혼성화 평형의 이동(shift)을 야기하고, 상기 평형 이동은 검출가능한 신호를 제공한다.The covalently linked binding moiety, which is bound to one or more of the oligonucleotides A and B, or to the oligonucleotide, is capable of interacting with DNA and RNA and other analytes to form oligonucleotides or binding moieties The interaction of the te and the analyte causes a shift of the hybridization equilibrium, which provides a detectable signal.

피분석물 검출 시스템의 도시화된 실시예를 도 1 및 2에 나타낸다. 배경기술에서 기술한 바와 같이 분석법은 DNA 검출을 위하여 기술된 분석법과 유사하다. 그러나, 상기 셋업(setup)은 단백질 및 소 유기 분자와 같은, DNA 및 RNA과 다른 피분석물을 검출하는 것에 적합하지 않다. 이와 같은 목적을 위하여 ELISA 같은 상이한 시스템이 더 적합하다. An illustrative embodiment of the analyte detection system is shown in FIGS. 1 and 2. FIG. As described in the background, the assay is similar to the assay described for DNA detection. However, the setup is not suitable for detecting DNA and RNA and other analytes, such as proteins and small organic molecules. Different systems such as ELISA are more suitable for this purpose.

본 발명의 다른 양태는 본 발명에 따른 피분석물 검출 시스템을 포함하는 부분의 키트에 관한 것이다.Another aspect of the invention relates to a kit of parts comprising an analyte detection system in accordance with the present invention.

본 발명의 또 다른 양태는 본 발명에 따른 제1 올리고뉴클레오티드, 제2 올리고뉴클레오티드 및 제3 올리고튜클레오티드를 포함하는 부분의 키트를 제공한다.Another aspect of the invention provides a kit of parts comprising a first oligonucleotide, a second oligonucleotide and a third oligotreotide in accordance with the present invention.

본 발명의 또 다른 양태는 샘플 내 DNA 및 RNA과 다른 피분석물의 존재 또는 수준을 검출하기 위한 방법을 제공하며, 상기 방법은 Another aspect of the present invention provides a method for detecting the presence or level of an analyte and other DNA and RNA in a sample,

a) 흥미있는 피분석물을 포함하거나, 포함하는 것으로 추측되는 샘플을 제공하는 단계;comprising the steps of: a) providing a sample containing or suspected of containing an analyte of interest;

b) 본 발명에 따른 피분석물 검출 시스템을 제공하는 단계;b) providing an analyte detection system in accordance with the present invention;

c) 상기 피분석물 검출 시스템에 샘플을 인큐베이션하는 단계;c) incubating the sample in the analyte detection system;

d) 기준 수준과 피분석물의 검출된 수준을 비교하는 단계; 및d) comparing the reference level with the detected level of the analyte; And

e) 샘플에서 피분석물의 존재 또는 수준을 측정하는 단계;를 포함하는 방법이다.e) measuring the presence or level of the analyte in the sample.

도 1
도 1은 본 발명에 따른 제1 올리고뉴클레오티드 1(서열번호: 1), 제2 뉴클레오티드 3(서열번호 : 2) 및 제3 뉴클레오티드 5(서열번호 : 3)의 특정 서열에 대한 본 발명의 특정 구현예를 나타낸다. 8, 8' 및 9, 9' 는 토홀드 영역(toehold regions)을 나타내며, 7, 7'은 분지점 이동 영역(branch migration region)을 나타낸다. 화살표는 올리고뉴클레오티드의 5'에서 3'으로의 방향을 나타낸다.
도 2
도 2는 결합 모이어티(4)와 피분석물이 결합 시 평형이 어떻게 변화하는지 에 대한 예를 나타낸다. 번호는 도 1에서 나타낸 바와 같다. a) 타겟 피분석물이 없을 때, A 및 B는 S와 혼성화하기 위하여 동일 또는 동일에 근접한 확률을 갖도록 디자인되어, AS 및 BS에 대하여 50/50 비율을 야기한다. b) 피분석물의 존재하에서, 비분석물(이 경우는 표적)의 입체 또는 정전(electrostatic) 효과는 분지점 이동 과정을 수행하는 B에 대한 에너지 장벽(energetic barrier)을 야기하고, AS 및 BS에 대하여 80/20 비율을 야기한다.
도 3
도 3은 비오틴이 결합 모이어티이고, 스트렙타아비딘(streptavidin, STV)이 피분석물인 경우의 검출 시스템을 나타낸다. 본 발명에 따른 제1 올리고뉴클레오티드 1(서열번호 : 4), 제2 올리고뉴클레오티드 3(서열번호 : 5) 및 제3 올리고뉴클레오티드 5(서열번호 : 6)의 변형을 포함하는 특정 서열을 나타낸다. 번호는 도 1에서 나타낸 바와 같다. 또한 2 및 6은 신호 시스템을 나타내며, 4는 결합 모이어티를 나타낸다.
도 4
도 4는 스트렙타아비딘(STV) 검출 및 비오틴 검출을 위한 3-가닥 시스템의 결과를 나타낸다. (a) STV의 존재 또는 부존재의 두 샘플 각각에 대한 정규화된 FRET 효과. (b) STV의 존재 또는 부존재의 두 샘플 각각에 대한 형광 스펙트럼. (c) STV 검출의 적정 곡선. (d) STV 검출 방법에 대한 비-변성 겔 분석. 앞쪽 두 레인은 1개의 비오틴을 포함하는 시스템이고, 나머지 2개의 레인이 2개 비오틴을 포함하는 시스템이다. 삽입(inset)은 두-부위 상호관계에 의하여 B 가닥 상에 결합된 STV의 도식(scheme)이다. (e) 저해적 전략에 의한 비오틴 정량적인 검출이다. 먼저 피분석물(비오틴)을 STV와 혼합한 후, 상기 혼합물을 분석에 포함시킨다. 피분석물은 STV에 결합 부위를 차지하여 이에 따라 상호작용한다.
도 5
도 5는 센서 분석법에 대한 3개의 전략을 나타낸다. 전략 1에서, 피분석물/표적(예를 들어, 단백질 또는 항체)의 직접 검출은 ABS 시스템에서 결합 모이어티와의 상호작용에 의하여 얻어진다. 저해적 전략 2에서는, 알려지지 않은 시료 및 해당 단백질이 미리 혼합되고, 뒤이어 일반적인 분석법에 첨가된다. 시료가 유리 리간드(free ligand)를 포함한다면, 이는 단백질의 결합 부위를 제한하여, 분석의 기능을 할 수 없도록 만든다. 경쟁적 전략 3에서는 해당 단백질은 먼저 새로운 분석법의 형성을 위하여 일반 DNA 분석법과 혼합한 후, 알려지지 않은 시료를 단백질과 결합하기 위하여 가닥 B의 리간드와 경쟁을 위하여 첨가하며, 따라서, 평형에 대한 반대 효과를 갖는다.
도 6
도 6은 대조군 실험을 나타낸다. A) 결합 모이어티가 없는, 도 3에 기술된 ABS 시스템에서 첨가제의 영향. 3개의 형광단(fluorophore) 셋업(setup)이다. B) 비오틴 결합 모이어티가 있는, 도 3에 기술된 ABS 시스템에서 첨가제의 영향. 2개의 형광단(fluorophore) 셋업(setup)이다. 비오틴 결합 모이어티를 포함하는 시스템에 스트렙타아비딘을 첨가하는 경우를 제외하고는 임의의 분석물을 첨가한 후에 검출 가능한 변화는 관찰되지 않는다.
도 7
도 7은 스트렙타아비딘의 결합 분석법의 키네틱(Kinetics)을 나타낸다. 4 nt (좌) 및 6 nt (우) 길이의 토홀드 각각에 대한 두개의 분석을 비교한다. 양 분석에서, 비오틴 변형은 B의 토홀드 영역에 위치하며, A 및 S는 형광단(Alexa488 & Alexa555)의 쌍을 갖는다. 이 결과는 (b)의 FRET에 의한 결과에서 확인할 수 있는, STV 결합의 적은 영향으로 이끄는 비용(expense)에서, 더 긴 토홀드(A 및 B 모두에서)는 더 빠른 평형을 보장함을 나타낸다. 최종 디자인은 바람직하게 키네틱 및 신호-잡음 비율을 절충한다. 또한, FRET 분석은 3시간 인큐베이션은 STV 첨가 후에 평형으로 도달하는 4nt 시스템에 대하여 충분함을 나타낸다(데이터 미제시).
도 8
도 8은 디곡시게닌(digoxigenin (DIG))은 결합 모이어티이고, 항-디곡시게닌(anti-digoxigenin (aD))이 피분석물일 때의 검출 시스템을 도시한다. 도 A)는 본 발명에 따른 제1 올리고뉴클레오티드 1(서열번호 : 7), 제2 올리고뉴클레오티드 3(서열번호 : 8) 및 제 3 올리고뉴클레오티드 5(서열번호 : 6)의 변형을 포함하는특정 서열을 나타낸다. 번호는 도 1에서 나타낸 바와 같다. 또한 2 및 6은 신호 시스템을 나타내며, 4는 결합 모이어티를 나타낸다. 막대 그림 B)는 aD 검출 시 미가공의(raw) FRET 신호 변화를 나타낸다. C) 디옥시겐의 화학 구조이다. 그래프 D)는 올리고뉴클레오티드 1, 3 및 5에 대한 aD의 적정(titration) 시 FRET 신호 변화를 나타낸다. E)는 올리고뉴클레오티드 A만이 가시적인 폴리아크릴아미드 겔의 고유의 형광 이미지를 나타낸다. AS 집단의 증가는 aD 첨가 시 보인다.
도 9
도 9는 디곡시게닌(digoxigenin (DIG))이 결합 모이어티이고, 항-디곡시게닌(anti-digoxigenin (aD))이 피분석물일 때, 인간 혈장의 검출 시스템을 도시한다. 도 A) 번호는 도 8A와 동일하다. 그래프 B)는 인간 혈장이 첨가되지 않거나 인간 혈장을 첨가한 샘플의 센서(ABS) 셋업을 비교하는 세가지 제어된 실험 결과이다. 칼럼 1 및 3은 인간 혈장이 없는 aD 의 검출 시 RET 변화를 나타내며, 2 및 5는 인간 혈장 내 FRET 변화를 나타낸다. 칼럼 4 및 6은 인간 혈장을 포함하거나 포함하지 않는 각각의 유리 디옥시게닌(free digoxigenin)의 검출을 위한 경쟁적인 분석법을 나타낸다.
도 10
도 10은 디곡시게닌(digoxigenin (DIG))이 결합 모이어티이고, 항-디곡시게닌(anti-digoxigenin (aD))이 피분석물일 때, 인간 타액의 검출 시스템을 도시한다. 도 A) 번호는 도 8A와 동일하다. 막대 그림 B)는 타액 샘플 내 aD 의 검출 시 AS 집단의 변화를 나타낸다.
도 11
도 11은 다양한 디곡시게닌(digoxigenin (DIG)) 분자가 결합 모이어티로서 작동하고, 항-디곡시게닌(anti-digoxigenin (aD))이 피분석물일 때 검출 시스템을 도시한다. 도 A)은 본 발명에 따른 제1 올리고뉴클레오티드 1(서열번호 : 7), 제2 올리고뉴클레오티드 3(서열번호 : 8) 및 제 3 올리고뉴클레오티드 5(서열번호 : 6)의 변형을 포함하는 특정 서열을 나타낸다. 또한, 도 11은 aD의 결합을 위한 다양한 DIG 모이어티를 나타낸다. 막대 그림 B)는 aD의 검출에 따른 AS 집단의 변화를 나타낸다.
도 12
도 12는 경쟁적/저해적 센서로서 작동할 때 검출 시스템을 도시한다. 여기서 항-디곡시게닌(anti-digoxigenin (aD))과 함께 디곡시게닌(digoxigenin (DIG))은 결합 모이어티로서 작동하고, 유리 DIG(Free DIG)가 피분석물로서 작동한다. 도 A)의 번호는 도 8A과 동일하다. 막대 그림 B)는 완충액, 인간 혈장 및 인간 타액에서 유리 DIG(Free DIG)을 검출하는 저해적 분석법에서 AS 집단 변화를 나타낸다.
도 13
도 13은 저해적 분석법 또는 경쟁적 분석법에 의한 DIG 적정 곡선을 도시한다.
도 14
도 14는 비타민 D(vitamin D (VD))는 결합 모이어티이고, 비타민 D-결합 단백질(vitamin D-binding protein (DBP))이 피분석물 일 때 검출 시스템을 도시한다. 더욱이 이는 저해적 및 경쟁적 분석법에서 표적으로서 유리 비타민 D(free vitamin D)를 나타낸다. 모식은 B의 VD에 DBP의 결합에 의해 도움받은 B의 가닥의 치환을 나타낸다. 밴드 이동 분석법은 올리고뉴클레오티드 A만이 가시화된 고유 폴리아크릴아미드 겔의 형광 이미지를 나타낸다. AS 집단의 증가는 DBP의 첨가로 보게 된다. 첫번째 그래프는 센서에 대한 DBP 적정(titration)을 나타낸다. 두번째 및 세번째 그래프는 VD의 저해적 및 경쟁적 검출 각각을 나타낸다.
도 15
도 15는 DNA 검출에 대한 3개-가닥 앱타머 시스템의 디자인 및 결과를 나타낸다. 본 발명에 따른 제1 올리고뉴클레오티드 1(서열번호 : 10), 제2 올리고뉴클레오티드 3(서열번호 : 11) 및 제 3 올리고뉴클레오티드 5(서열번호 : 12)의 변형을 포함하는 특정 서열을 나타낸다. 번호는 도 1 및 3에 나타낸 바와 같다. (A) 구조-전환 앱타머(structure-switching aptamer)에 의한 ATP 검출의 도식이다. ATP의 결합은 B의 토홀드 효과를 줄일 수 있고, 이로 인해 BS 형성을 방해한다. (B) ATP 검출 적정 곡선이다.
도 16
도 16은 절단 DNA 퍼옥시다제 신호 시스템이 이용될 때의 시스템을 나타낸다. 본 발명에 따른 제1 올리고뉴클레오티드 1(서열번호 : 13), 제2 올리고뉴클레오티드 3(한 개 비오틴 : 서열번호 : 5 및 두 개 비오틴 서열번호 : 14) 및 제 3 올리고뉴클레오티드 5(서열번호 : 15)의 변형을 포함하는 특정 서열을 나타낸다. 번호는 도 1 및 3에 나타낸 바와 같다. 두 개-비오틴 시스템은 심지어 육안 검사가 가능하다. 한 개 비오틴 및 두 개 비오틴의 검출을 나타낸다. (A) 절단 DNA 퍼옥시다제 신호 시스템에 의한 STV 검출의 도식 및 결과이다. B에 두 개 비오틴이 결합하였을 때, STV 존재 시 색상 변화는, 심지어 육안으로도 구별할 수 있을 정도로 명확하다. (B) STV의 존재 또는 부존재시의 한 개 또는 두 개 비오틴 샘플의 흡광도이다.
도 17
도 17은 본 발명에 따른 한 가닥 시스템 디자인을 나타낸다. 번호는 도 1 및 3에 나타낸 바와 같다. 또한 11은 연결자(linker) 영역을 나타낸다.
도 18
도 18은 STV 검출을 위한 한 가닥 시스템 및 실시예 12에서 나타낸 서열을 이용할 때의 얻어진 결과를 나타낸다. (a) 한-가닥 시스템을 이용한 STV 검출의 도식이다. 토홀드 교환 반응은 분자 내에서 발생하며, 입체 배치(configuration) 결과는 절단 DNA 퍼옥시다제로부터 색상 변화에 의해 확인될 수 있다, (b) STV의 존재 또는 부존재의 한-가닥 샘플의 흡광도이다.
도 19
도 19는 특정 소분자 또는 이온의 검출을 위한 전략을 나타낸다. (a) 수소-결합(삽입)을 통한 양면 멜라닌-티민(bifacial melamine-thymine) 인식의 이용 제작에 의한, 멜라닌 검출 도식이다. 멜라닌이 없을 때, 가닥 A는 B보다 더 긴 토홀드를 가짐으로써, S와의 결합하는 높은 우선 순위를 갖는다. (b) (a)와 같이 동일한 셋업을 이용하며, DNA의 T-T 미스매치 부위(mismatch sites)에 고특이적 "샌드위치" 복합체를 형성하는 것으로 Hg2 +가 잘 알려져 있으므로, 수은 2가의 양이온(mercury bivalent cation)은 검출될 수 있으며, Hg2 +는 각각의 면(삽입)에 티민 잔기의 Nl 질소간 선형으로 결합된다.
도 20
도 20은 가닥 S가 한개 (a) 또는 두개 (b) 헤어핀을 내부에 갖을 때, 더 진보된 전략을 도시한다. 내부 헤어핀의 기능은 결합된 단백질의 S 와 B 간의 혼성화를 방지하기 위한 3차원-형상 배열(three-dimensional configuration)에 의해 더 큰 입체 장해(steric hindrance)를 발생시키는 것을 목표로 하여, 라벨된 리간드 및 이의 결합 단백질의 위치 주변에 다중-팔 접합(multi-arm junction)을 구성하는 것이다.
본 발명은 하기에 더 자세히 기술될 수 있다.
1
Figure 1 illustrates a particular embodiment of the invention for a particular sequence of a first oligonucleotide 1 (SEQ ID NO: 1), a second nucleotide 3 (SEQ ID NO: 2) and a third nucleotide 5 (SEQ ID NO: 3) For example. 8, 8 'and 9, 9' represent toehold regions, and 7, 7 'represent branch migration regions. The arrows indicate the direction from the 5 'to 3' of the oligonucleotide.
2
Figure 2 shows an example of how the equilibrium changes when the binding moiety 4 and the analyte are combined. The numbers are as shown in Fig. a) When there is no target analyte, A and B are designed to have the same or near-same probability to hybridize with S, resulting in a 50/50 ratio for AS and BS. b) The stereoscopic or electrostatic effect of the non-analyte (in this case the target) in the presence of the analyte results in an energetic barrier to B performing the branch point transfer process, Causing an 80/20 ratio.
3
Figure 3 shows a detection system when biotin is a binding moiety and streptavidin (STV) is the analyte. (SEQ ID NO: 4), a second oligonucleotide 3 (SEQ ID NO: 5) and a third oligonucleotide 5 (SEQ ID NO: 6) according to the present invention. The numbers are as shown in Fig. Also, 2 and 6 represent the signal system and 4 represents the coupling moiety.
4
Figure 4 shows the results of a three-stranded system for streptavidin (STV) detection and biotin detection. (a) Normalized FRET effect for each of two samples in the presence or absence of STV. (b) Fluorescence spectrum for each of the two samples in the presence or absence of STV. (c) The titration curve of STV detection. (d) Non-denaturing gel analysis for STV detection method. The front two lanes are systems containing one biotin and the remaining two lanes are two biotin-containing systems. An inset is a scheme of STV bound on the B strand by a two-site correlation. (e) quantitative detection of biotin by a low-risk strategy. First, the analyte (biotin) is mixed with STV and the mixture is then included in the assay. The analyte occupies the binding site in the STV and interacts accordingly.
5
Figure 5 Three strategies for sensor analysis are presented. In Strategy 1, the direct detection of the analyte / target (e.g., protein or antibody) is obtained by interaction with the binding moiety in the ABS system. In Predatory Strategy 2, unknown samples and corresponding proteins are premixed and subsequently added to a general assay. If the sample contains a free ligand, it limits the binding site of the protein, rendering it unable to function as an assay. In Competitive Strategy 3, the protein is first mixed with conventional DNA assays for the formation of a new assay, then added to compete with the ligand of strand B to bind an unknown sample to the protein, and thus has the opposite effect on equilibrium .
6
Figure 6 shows a control experiment. A) Influence of additive in the ABS system described in FIG. 3 without bond moiety. Three fluorophore setups. B) The effect of the additive in the ABS system described in FIG. 3, with a biotin bond moiety. Two fluorophore setups. No detectable change is observed after addition of any analyte except in the case of adding streptavidin to a system containing a biotin binding moiety.
7
Figure 7 shows the kinetic of streptavidin binding assay. Compare the two analyzes for each of the 4 nt (left) and 6 nt (right) lengths of the torpedo, respectively. In the quantitative analysis, the biotin strain is located in the tohred region of B, and A and S have a pair of fluorophore (Alexa488 & Alexa555). This result indicates that in the expense leading to the less effect of STV coupling, the longer to hold (in both A and B) guarantees a faster equilibrium, as can be seen in the results of FRET in (b). The final design preferably compromises the kinetic and signal-to-noise ratios. In addition, the FRET analysis shows that the 3 hour incubation is sufficient for a 4 nt system reaching equilibrium after STV addition (data not shown).
8
Figure 8 shows a detection system when digoxigenin (DIG) is a binding moiety and anti-digoxigenin (aD) is the analyte. Figure A) shows a specific sequence comprising a modification of the first oligonucleotide 1 (SEQ ID NO: 7), the second oligonucleotide 3 (SEQ ID NO: 8) and the third oligonucleotide 5 (SEQ ID NO: 6) . The numbers are as shown in Fig. Also, 2 and 6 represent the signal system and 4 represents the coupling moiety. Bar figure B) shows the raw FRET signal change during aD detection. C) The chemical structure of dioxygen. Graph D) shows FRET signal changes upon titration of aD against oligonucleotides 1, 3 and 5. E) shows the intrinsic fluorescence image of polyacrylamide gel in which only oligonucleotide A is visible. The increase in the AS group is seen with addition of aD.
9
Figure 9 shows a detection system of human plasma when digoxigenin (DIG) is the binding moiety and anti-digoxigenin (aD) is the analyte. Figure A) Numbers are the same as Figure 8A. Graph B) is the result of three controlled experiments comparing the sensor (ABS) setup of a sample with no added human plasma or added human plasma. Columns 1 and 3 show RET changes upon detection of human plasma-free aD, and 2 and 5 show FRET changes in human plasma. Columns 4 and 6 show competitive assays for the detection of each free digoxigenin with or without human plasma.
10
Figure 10 shows the detection system of human saliva when digoxigenin (DIG) is the binding moiety and anti-digoxigenin (aD) is the analyte. Figure A) Numbers are the same as Figure 8A. Bar Fig. B) shows the change of the AS group when detecting aD in the saliva sample.
11
Figure 11 shows a detection system when the various digoxigenin (DIG) molecules act as binding moieties and anti-digoxigenin (aD) is the analyte. Figure A) shows a specific sequence comprising a modification of a first oligonucleotide 1 (SEQ ID NO: 7), a second oligonucleotide 3 (SEQ ID NO: 8) and a third oligonucleotide 5 (SEQ ID NO: 6) . Figure 11 also shows various DIG moieties for the coupling of aD. Figure B) shows changes in the AS group with detection of aD.
12
Figure 12 shows the detection system when operating as a competitive / degraded sensor. Here, digoxigenin (DIG) along with anti-digoxigenin (aD) acts as the binding moiety and free DIG acts as the analyte. Figure A) is the same as Figure 8A. Bar Figure B) shows the AS population change in the hypoxic assay for detecting free DIG in buffers, human plasma and human saliva.
13
FIG. 13 shows the DIG titration curve by a low-resolution assay or a competitive assay.
14
Figure 14 shows the detection system when vitamin D (vitamin D (VD)) is the binding moiety and vitamin D-binding protein (DBP) is the analyte. Moreover, it represents free vitamin D as a target in low-cost and competitive assays. The model shows the substitution of strands of B that are helped by the binding of DBP to the VD of B. The band transfer assay shows a fluorescence image of a native polyacrylamide gel in which only oligonucleotide A is visualized. The increase of the AS group is seen as the addition of DBP. The first graph shows the DBP titration for the sensor. The second and third graphs represent the degradation and competitive detection of VD, respectively.
15
Figure 15 shows the design and results of a three-stranded aptamer system for DNA detection. Refers to a specific sequence comprising a modification of a first oligonucleotide 1 (SEQ ID NO: 10), a second oligonucleotide 3 (SEQ ID NO: 11) and a third oligonucleotide 5 (SEQ ID NO: 12) according to the present invention. The numbers are as shown in Figs. (A) Schematic of ATP detection by structure-switching aptamer. Binding of ATP can reduce the burden of B to hold, thereby hindering BS formation. (B) ATP detection titration curve.
16
Figure 16 shows the system when a truncated DNA peroxidase signaling system is used. (SEQ ID NO: 13), a second oligonucleotide 3 (one biotin: SEQ ID NO: 5 and two biotin SEQ ID NO: 14) and a third oligonucleotide 5 (SEQ ID NO: 15) according to the present invention, ). ≪ / RTI > The numbers are as shown in Figs. The two-biotin system is even capable of visual inspection. And detection of one biotin and two biotin. (A) schematic and results of STV detection by a truncated DNA peroxidase signaling system. When two biotins are bound to B, the color change in the presence of STV is evident even to the naked eye. (B) the absorbance of one or two biotin samples in the presence or absence of STV.
17
Figure 17 shows a one-strand system design according to the present invention. The numbers are as shown in Figs. 11 denotes a linker area.
18
Figure 18 shows the one-stranded system for STV detection and the results obtained using the sequence shown in Example 12. (a) Schematic of STV detection using a one-stranded system. (B) the absorbance of a single-stranded sample in the presence or absence of STV. ≪ tb >< TABLE > Id = Table 2 Columns = 3 < tb > .
19
Figure 19 shows a strategy for the detection of a particular small molecule or ion. (a) Melanin detection scheme by making use of bifacial melamine-thymine recognition through hydrogen-binding (insertion). In the absence of melanin, strand A has a longer to hold than B, so it has a higher priority to combine with S. (b) (a) using the same set-up as shown and specificity and the TT mismatch site (mismatch sites) of the DNA enemy "sandwich" so as to form a complex Hg 2 + is well known, mercury divalent cation (mercury bivalent cation) can be detected, and Hg 2 + is linearly bonded to Nl nitrogen of the thymine residue on each side (insert).
20
Figure 20 shows a more advanced strategy when the strand S has one (a) or two (b) hairpins in it. The function of the inner hairpin is to create a larger steric hindrance by a three-dimensional configuration to prevent hybridization between S and B of the bound protein, And a multi-arm junction around the location of its binding protein.
The present invention can be described in more detail below.

피분석물Analyte 검출 시스템( Detection system ( AnalyteAnalyte detectiondetection systemsystem ))

본 발명의 일 양태는 세개의 올리고뉴클리오티드간의 혼성화 평형을 기반으로 하고, 샘플의 비-핵산 피분석물의 검출이 가능한 피분석물 시스템에 관한 것이다.One aspect of the invention is based on the hybridization equilibrium between the three oligonucleotides and relates to an analyte system capable of detecting non-nucleic acid analytes of a sample.

본 발명의 일 양태의 일 구현예는 제1 올리고뉴클레오티드(1), 제2 올리고뉴클레오티드(3), 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)를 포함하는 피분석물 검출 시스템으로서,One embodiment of one aspect of the present invention is an analyte detection system comprising a first oligonucleotide (1), a second oligonucleotide (3), and a third oligonucleotide (5)

● 제1 또는 제2 올리고뉴클레오티드는 신호 시스템의 제1 부분을 형성하는 제1 그룹(2)을 포함하고;The first or second oligonucleotide comprises a first group (2) forming a first part of the signal system;

● 제3 뉴클레오티드는 신호 시스템의 제2 부분을 형성하는 제2 그룹(6)을 포함하며;The third nucleotide comprises a second group (6) forming a second part of the signal system;

● 1종 이상의 공유 결합된 결합 모이어티(4)는 제1 또는 제2 올리고뉴클레오티드 상에 위치하고;At least one covalently bonded moiety (4) is located on the first or second oligonucleotide;

여기서 제1 또는 제2 올리고뉴클레오티드와 제3 올리고뉴클레오티드 간의 혼성화는 신호를 생성하거나, 또는 상기 제1 또는 제2 올리고뉴클레오티드와 제3 올리고뉴클레오티드가 혼성화되지 않을 경우와 다른 신호 발생을 촉진시킬 수 있으며; Wherein hybridization between the first or second oligonucleotide and the third oligonucleotide may produce a signal or may facilitate the generation of a different signal than when the first or second oligonucleotide and the third oligonucleotide are not hybridized;

여기서 피분석물의 존재는 검출 시스템의 혼성화 평형을 변화시켜 신호의 변화를 야기한다.Wherein the presence of the analyte changes the hybridization equilibrium of the detection system and causes a change in signal.

피분석물 검출 시스템은 예를 들어 여기서 하나일 수 있다:The analyte detection system can be, for example, one here:

● 제1 올리고뉴클레오티드(1)는 The first oligonucleotide (1)

○ 분지점 이동 영역(branch migration region)(7)의 5'-면에 위치한제1 토홀드 영역(toehold region)(8)을 포함하고; A first tohold region 8 located at the 5'-plane of the branch migration region 7;

● 제2 올리고뉴클레오티드(3)는 The second oligonucleotide (3)

○ 분지점 이동 영역(7)의 3'-면에 위치한 제2 토홀드 영역(9)을 포함하며; A second toothed region (9) located on the 3'-plane of the minute shift region (7);

● 제3 올리고뉴클레오티드(5)는 The third oligonucleotide (5)

○ 제1 토홀드 영역(8'); A first tohold region 8 ';

○ 제2 토홀드 영역(9'); 및 A second toe hold region 9 '; And

○ 분지점 이동 영역(7')을 포함한다. And a minute shift region 7 '.

여기서:here:

● 제1 올리고뉴클레오티드(1)의 제1 토홀드 영역(8) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 제1 토홀드 영역(8')은 상보적인 서열을 포함하며;The first to fourth region 8 of the first oligonucleotide 1 and the first toe region 8 ' of the third oligonucleotide 5 comprise a complementary sequence;

● 제1 올리고뉴클레오티드(1)의 분지점 이동 영역(7) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 분지점 이동 영역(7')은 상보적인 뉴클레오티드의 연장(stretch)을 포함하고;The splitting point shifting region 7 of the first oligonucleotide 1 and the splitting point shifting region 7 'of the third oligonucleotide 5 comprise a stretch of complementary nucleotides;

● 제2 올리고뉴클레오티드(3)의 제2 토홀드 영역(9) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 제2 토홀드 영역(9')은 상보적인 뉴클레오티드의 연장을 포함하며;The second toothed region 9 of the second oligonucleotide 3 and the second toothed region 9 'of the third oligonucleotide 5 comprise an extension of complementary nucleotides;

● 제2 올리고뉴클레오티드(3)의 분지점 이동 영역(7) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 분지점 이동 영역(7')은 상보적인 뉴클레오티드의 연장을 포함한다.The branching point shifting region 7 of the second oligonucleotide 3 and the branching point shifting region 7 'of the third oligonucleotide 5 comprise an extension of the complementary nucleotide.

특정 구현예에서, 본 발명은 DNA 및 RNA와 다른 피분석물을 검출하는 피분석물 검출 시스템으로서, In certain embodiments, the invention is an analyte detection system for detecting DNA and RNA and other analytes,

― 제1 올리고뉴클레오티드(1)는 - the first oligonucleotide (1) is

■ 분지점 이동 영역(branch migration region)(7)의 5'-면에 위치한제1 토홀드 영역(8); A first toothed region 8 located on the 5'-plane of the branch migration region 7;

■ 선택적으로 1종 이상의 공유 결합된 결합 모이어티(4); Optionally one or more covalently bonded moieties (4);

■ 선택적으로 신호 시스템의 제1 부분을 형성하는 제1 그룹(2)을 포함하고; A first group (2) that optionally forms a first part of the signaling system;

― 제2 올리고뉴클레오티드(3)는 - the second oligonucleotide (3) is

■ 분지점 이동 영역(7)의 3'-면에 위치하는 제2 토홀드 영역(9); A second tohold region 9 located on the 3'-plane of the branching point moving region 7;

■ 선택적으로 1종 이상의 공유 결합된 결합 모이어티(4); Optionally one or more covalently bonded moieties (4);

■ 선택적으로 신호 시스템의 제1 부분을 형성하는 제1 그룹(2);을 포함하고, A first group (2), optionally forming a first part of the signal system,

― 제3 올리고뉴클레오티드(5)는 - the third oligonucleotide (5)

■ 제1 토홀드 영역(8'); A first tohold region 8 ';

■ 제2 토홀드 영역(9'); A second tohold region 9 ';

■ 분지점 이동 영역(7'); A minute point moving region 7 ';

■ 선택적으로 1종 이상의 공유 결합된 결합 모이어티(4); Optionally one or more covalently bonded moieties (4);

■ 신호 시스템의 제2 부분을 형성하는 제2 그룹(6)을 포함하고; A second group (6) forming a second part of the signaling system;

조건부로 신호 시스템의 제1 부분을 형성하는 제1 그룹(2)은 제1 올리고뉴클레오티드(1) 및/또는 제2 올리고뉴클레오티드(3)를 포함하며;The first group (2), which conditionally forms the first part of the signal system, comprises a first oligonucleotide (1) and / or a second oligonucleotide (3);

조건부로 1종 이상의 공유 결합된 결합 모이어티(4)는 제1 올리고뉴클레오티드(1) 및/또는 제2 올리고뉴클레오티드(3) 및/또는 제3 올리고뉴클레오티드(5)에 위치하고;Conditionally, the at least one covalently bonded moiety (4) is located in the first oligonucleotide (1) and / or the second oligonucleotide (3) and / or the third oligonucleotide (5);

여기서 제1 올리고뉴클레오티드(1)의 제1 토홀드 영역(8) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 제1 토홀드 영역(8')은 상보적인 서열을 포함하며;Wherein the first to fourth region (8) of the first oligonucleotide (1) and the first to fourth region (8 ') of the third oligonucleotide (5) comprises a complementary sequence;

여기서 제1 올리고뉴클레오티드(1)의 분지점 이동 영역(7) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 분지점 이동 영역(7')은 상보적인 뉴클레오티드의 연장(stretch) 을 포함하고;Wherein the junction point shifting region 7 of the first oligonucleotide 1 and the junction point shifting region 7 'of the third oligonucleotide 5 comprise a stretch of complementary nucleotides;

여기서 제2 올리고뉴클레오티드(3)의 분지점 이동 영역(7) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 분지점 이동 영역(7')은 상보적인 뉴클레오티드의 연장을 포함하며;Wherein the splitting point shifting region (7) of the second oligonucleotide (3) and the splitting point shifting region (7 ') of the third oligonucleotide (5) comprise an extension of the complementary nucleotide;

여기서 제2 올리고뉴클레오티드(3)의 제2 토홀드 영역(9) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 제2 토홀드 영역(9')은 상보적인 뉴클레오티드의 연장을 포함하며;Wherein the second toe region (9) of the second oligonucleotide (3) and the second toe region (9 ') of the third oligonucleotide (5) comprise an extension of the complementary nucleotide;

여기서 제1 올리고뉴클레오티드(1)와 제3 올리고뉴클레오티드(5) 간의 혼성화는 신호를 생성하거나, 또는 제1 올리고뉴클레오티드(1) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)가 혼성화되지 않은 경우와 다른 신호 생성을 촉진시킬 수 있으며, 조건부로 신호 시스템의 제1 부분을 형성하는 제1 그룹(2)은 제1 올리고뉴클레오티드(1)를 포함하거나;Wherein the hybridization between the first oligonucleotide (1) and the third oligonucleotide (5) produces a signal or a signal that is different from the case where the first oligonucleotide (1) and the third oligonucleotide (5) Wherein the first group (2), which conditionally forms the first part of the signal system, comprises a first oligonucleotide (1);

여기서 제2 올리고뉴클레오티드(3)와 제3 올리고뉴클레오티드(5) 간의 혼성화는 신호를 생성하거나, 또는 제2 올리고뉴클레오티드(3)와 제3 올리고뉴클레오티드(5)가 혼성화되지 않는 경우와는 다른 신호 생성을 촉진시킬 수 있으며, 조건부로신호 시스템의 제1 부분을 형성하는 제1 그룹(2)은 제2 올리고뉴클레오티드(3)를 포함하는 것인, 피분석물 검출 시스템이다.Wherein the hybridization between the second oligonucleotide (3) and the third oligonucleotide (5) produces a signal, or a signal generation different from the case where the second oligonucleotide (3) and the third oligonucleotide (5) , And wherein the first group (2), which conditionally forms the first part of the signal system, comprises a second oligonucleotide (3).

본 명세서에서 사용된, 용어 "검출"은 피분석물의 존재 또는 비존재시 정성 검출(qualitative detection)뿐만 아니라, 본 발명을 이용한 피분석물 양의 정량을 포함한다.As used herein, the term "detection" includes quantitative determination of the amount of analyte using the present invention, as well as qualitative detection in the presence or absence of the analyte.

본 명세서에서 사용된 "피분석물"의 참조는 단일 피분석물의 검출뿐만 아니라 적용 가능한, 두개 또는 그 이상의 피분석물을 포함한다. Reference to "analyte ", as used herein, includes two or more analytes applicable, as well as the detection of a single analyte.

올리고뉴클레오티드 A, B 및 S는 보통 분리된 뉴클레오티드 가닥일 수 있으나, 본 발명은 또한 부분적 또는 전체적으로 공유 결합(covalent bonds)에 의해 연결된 2개 이상의 올리고뉴클레오티드로 수행될 수 있다.The oligonucleotides A, B and S may usually be isolated nucleotide strands, but the invention may also be carried out with two or more oligonucleotides connected in part or in whole by covalent bonds.

또한, 본 발명은 단순화를 위하여 일반적으로 A, B 또는 S로 언급한 세개의 올리고뉴클레오티드를 이용하여 일반적으로 본 명세서에 기술된 반면, 본 방법은 추가적 올리고뉴클레오티드 C 또는 추가적 두개의 올리고뉴클레오티드 C 및 D와 같이, 추가적 올리고뉴클레오티드를 이용하여 수행할 수 있으며, 본 명세서에서 기술된 바와 같이, 추가적 올리고뉴클레오티드는 올리고뉴클레오티드 A 및/또는 B와 유사할 수 있다.Further, the present invention is generally described herein using three oligonucleotides, generally referred to as A, B, or S, for simplicity, whereas the method is characterized in that additional oligonucleotides C or two additional oligonucleotides C and D , And additional oligonucleotides, as described herein, may be similar to oligonucleotides A and / or B. The term " oligonucleotide A "

대안적이거나 또는 추가적으로, 본 명세서에서 기술된 바와 같이 올리고뉴클레오티드 S와 유사한 하나 또는 그 이상의 올리고뉴클레오티드로 수행될 수 있다. 실시예에 따라, 본 발명은 제1 피분석물의 검출을 위한 제1 세트 올리고뉴클레오티드(A, B, S)를 함께 수행할 수 있고, 제2 피분석물의 검출을 위한 제2 세트 올리고뉴클레오티드(C, D, S')를 수행할 수 있다.Alternatively or additionally, it can be performed with one or more oligonucleotides similar to oligonucleotides S as described herein. According to an embodiment, the present invention can be carried out together with a first set oligonucleotide (A, B, S) for the detection of a first analyte and a second set oligonucleotide for detection of a second analyte (C , D, S ').

또 다른 대안은 올리고뉴클레오티드 S가 하나 이상의 혼성화 도메인을 포함하는 것이다. 대안의 예는 도 20에 도시하며, 여기서 S는 하나 이상의 헤어핀 턴(turn)을 갖는 것을 나타내며, 이로 인해 다중 혼성화 도메인을 형성한다. 단일 올리고뉴클레오티드 S의 부분이 되는 다중 혼성화 도메인을 도 20에 나타내며, 또한 이는 두개 이상의 이러한 결합 도메인은 분리된 뉴클레오티드 가닥에 위치하는 배치를 이용하는 것이 가능하다.Another alternative is that the oligonucleotide S comprises at least one hybridization domain. An example of an alternative is shown in Figure 20, where S represents having one or more hairpin turns, thereby forming multiple hybridization domains. A multiple hybridization domain that is part of a single oligonucleotide S is shown in Figure 20, and it is also possible to use a configuration in which two or more such binding domains are located on separate nucleotide strands.

앞서 언급한 바와 같이 시스템은 시스템 내의 올리고뉴클레오티드 간의 혼성화 평형의 변화에 기반한다. 따라서, 본 발명의 구현예에서는 피분석물의 존재는 피분석물의 부 존재시와 비교하여, 신호 변화를 야기하는 검출 시스템의 혼성화 평형을 변화시킨다. 따라서, 본 발명은 샘플의 비-DNA(또는 비-RNA)의 존재 또는 수준을 검출하는 올리고뉴클레오티드(예를 들어, DNA) 사이에서 일어나는 혼성화 현상을 이용하는 독특한 시스템이다. 이 분석법은 예를 들어 ELISA 검사와 비교하여 여러 장점이 있다.As mentioned earlier, the system is based on a change in the hybridization equilibrium between the oligonucleotides in the system. Thus, in embodiments of the invention, the presence of the analyte changes the hybridization equilibrium of the detection system resulting in a signal change compared to when the analyte is not present. Thus, the present invention is a unique system that utilizes a hybridization phenomenon that occurs between oligonucleotides (e. G., DNA) that detects the presence or level of non-DNA (or non-RNA) This assay has several advantages compared to, for example, ELISA assays.

- 아주 조금의 "수작업(hands-on)"을 요구하며, 빠르고 저렴한 분석법이다. 구성 요소가 긴 시간 동안 안정적이다.- It requires very little "hands-on" and is a fast and inexpensive method. The component is stable for a long time.

- 분석법은 등온(isothermal) 조건하에 수행될 수 있으며, 저렴한 장비가 요구된다.- The method can be performed under isothermal conditions, and inexpensive equipment is required.

- 피분석물에 대한 하나만의 결합 현상이 발생하기 때문에 소 피분석물(Small analytes)이 더 쉽게 분석될 수 있다. 이는 예를 들어 피분석물에 두 개 결합 부위가 요구되는 ELISA와 비교할 수 있다.- Small analytes can be analyzed more easily because only one binding to the analyte occurs. This can be compared, for example, to an ELISA in which two binding sites are required in the analyte.

- 분석법은 동종(homogeneous)이며, 따라서, 비특이적 흡착 문제뿐만 아니라, 고정화 및 세척 과정을 피할 수 있다.- the method is homogeneous and thus avoids immobilization and washing processes as well as non-specific adsorption problems.

- 분석법은 항체 표지 또는 단백질 변형을 피할 수 있다. - The assay can avoid antibody markers or protein modifications.

제 1 올리고뉴클레오티드(The first oligonucleotide ( FirstFirst oligonucleotide자이클립 ))

제1 올리고뉴클레오티드(1)은 검출 시스템의 부분을 형성한다. 일 구현예에서 제1 올리고뉴클레오티드(1)의 길이는 10-100, 15-100, 20-100, 30-100, 40-100, 50-100, 60-100, 70-100, 80-100, 90-100, 8-90, 8-80, 8-70, 8-60, 8-50, 8-40, 8-30, 8-20 또는 8-15과 같은 8-100 뉴클레오티드 범위이다. 또 다른 구현예에서 제1 올리고뉴클레오티드(1)은 서열번호 : 1, 4, 7, 10 및 13으로부터 선택된다. 특정 서열이 제공되더라도, 다른 서열 조합이 선택될 수 있으므로, 본 발명은 상기 서열에 한정되는 것은 아니다. 피분석물이 서열과 독립적으로 검출된다는 것이 강조된다. 샘플 하나 이상의 피분석물의 검출을 위하여 다중 분석법이 디자인된 경우에는 다른 서열은 유용할 수 있다. 실시예 부분은 올리고뉴클레오티드의 다른 세트 결과를 나타낸다. The first oligonucleotide (1) forms part of the detection system. In one embodiment, the length of the first oligonucleotide (1) is 10-100, 15-100, 20-100, 30-100, 40-100, 50-100, 60-100, 70-100, 80-100, Such as 90-100, 8-90, 8-80, 8-70, 8-60, 8-50, 8-40, 8-30, 8-20 or 8-15. In another embodiment, the first oligonucleotide (1) is selected from SEQ ID NOS: 1, 4, 7, 10 and 13. Even if a specific sequence is provided, other sequence combinations can be selected, so that the present invention is not limited to the above sequence. It is emphasized that the analyte is detected independently of the sequence. Other sequences may be useful if multiple assays are designed for the detection of one or more samples of the analyte. The example portion shows the result of another set of oligonucleotides.

본 문맥에서 용어 "5'-면"은 핵산 분자를 포함하는 특정 지점 또는 영역의 5'인 부분에 위치한 핵산 서열을 의미한다. 유사하게 용어 "3'-면"은 핵산 분자를 포함하는 특정 지점 또는 영역의 3'인 부분에 위치한 핵산 서열을 의미한다.The term "5'-face" in this context means a nucleic acid sequence located at a specific point or a 5 'portion of a region containing a nucleic acid molecule. Similarly, the term "3'-face" refers to a nucleic acid sequence located at the 3 ' portion of a particular point or region comprising a nucleic acid molecule.

제2 올리고뉴클레오티드(The second oligonucleotide ( SecondSecond oligonucleotide) oligonucleotide)

제2 올리고뉴클레오티드(3)는 검출 시스템의 부분을 형성한다. 일 구현예에서 제2 올리고뉴클레오티드(3)의 길이는 10-100, 15-100, 20-100, 30-100, 40-100, 50-100, 60-100, 70-100, 80-100, 90-100, 8-90, 8-80, 8-70, 8-60, 8-50, 8-40, 8-30, 8-20 또는 8-15 뉴클레오티드와 같은 8-100 뉴클레오티드 범위이다. 또 다른 일 구현예에서 제2 올리고뉴클레오티드(3)는 서열번호 : 2, 5, 8, 9, 11 및 14로 이루어진 그룹에서 선택된다. 상기에 언급한 바와 같이, 본 발명은 이러한 서열에 한정되는 것은 아니다.The second oligonucleotide (3) forms part of the detection system. In one embodiment, the length of the second oligonucleotide (3) is 10-100, 15-100, 20-100, 30-100, 40-100, 50-100, 60-100, 70-100, 80-100, Such as 90-100, 8-90, 8-80, 8-70, 8-60, 8-50, 8-40, 8-30, 8-20 or 8-15 nucleotides. In another embodiment, the second oligonucleotide (3) is selected from the group consisting of SEQ ID NOS: 2, 5, 8, 9, 11 and 14. As mentioned above, the present invention is not limited to this sequence.

제 3Third 올리고뉴클레오티드( Oligonucleotides ( ThirdThird oligonucleotide) oligonucleotide)

제3 올리고뉴클레오티드(5)는 검출 시스템의 부분을 형성한다. 일 구현예에서 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 길이는 10-100, 15-100, 20-100, 30-100, 40-100, 50-100, 60-100, 70-100, 80-100, 90-100, 8-90, 8-80, 8-70, 8-60, 8-50, 8-40, 8-30, 8-20 또는 8-15 뉴클레오티드와 같은 8-100 뉴클레오티드 범위이다. 또 다른 일 구현예에서 제3 올리고뉴클레오티드(3)는 서열번호 : 3, 6, 12 및 15로 이루어진그룹에서 선택된다. 상기에 언급한 바와 같이, 본 발명은 이의 서열에 한정되는 것은 아니다.The third oligonucleotide (5) forms part of the detection system. In one embodiment, the length of the third oligonucleotide (5) is 10-100, 15-100, 20-100, 30-100, 40-100, 50-100, 60-100, 70-100, 80-100, Such as 90-100, 8-90, 8-80, 8-70, 8-60, 8-50, 8-40, 8-30, 8-20 or 8-15 nucleotides. In yet another embodiment, the third oligonucleotide (3) is selected from the group consisting of SEQ ID NOS: 3, 6, 12 and 15. As mentioned above, the present invention is not limited to this sequence.

각 올리고뉴클레오티드(1, 3, 5)는 천연 및/또는 비연천 뉴클레오티드를 모두 포함할 수 있다. 따라서, 일 구현예에서 올리고뉴클레오티드(1, 3, 5)는 천연 및/또는 비연천 뉴클레오티드를 모두 포함할 수 있다. 또 다른 일 구현예에서 비천연 뉴클레오티드는 PNA, LNA, xylo-LNA-, 포스포로티오에이트-(phosphorothioate-), 2'-메톡시-(2'-methoxy-), 2'-메톡시에톡시-(2'-metxyethoxy-), 모르폴리노-(morpholino-) 및 포스포라미데이트-(phosphoramidate-)포함 분자 또는 이와 유사체로 이루어진 군으로부터 선택된다. 예를 들어, 뉴클레아제에 의하여 덜 분해될 수 있기 때문에, 비천연 뉴클레오티드의 이점은 생체 안정적일 수 있다. 그러나, 올리고뉴클레오티드는 또한 DNA 및/또는 RNA로 구성될 수 있다. 따라서, 다른 구현예에서 올리고뉴클레오티드는 DNA 또는 RNA, 바람직하게는 DNA와 같은 천연 핵산으로 구성될 수 있다.Each oligonucleotide (1, 3, 5) may comprise both natural and / or non-normal nucleotides. Thus, in one embodiment, the oligonucleotides (1, 3, 5) may comprise both natural and / or non-normal nucleotides. In another embodiment, the unnatural nucleotide is selected from the group consisting of PNA, LNA, xylo-LNA-, phosphorothioate-, 2'-methoxy-, 2'-methoxyethoxy - (2'-methoxyethoxy-), morpholino- and phosphoramidate- containing molecules or analogs thereof. For example, the advantage of non-natural nucleotides can be biostable, as they can be less degraded by nuclease. However, oligonucleotides may also consist of DNA and / or RNA. Thus, in other embodiments, the oligonucleotide can be composed of DNA or RNA, preferably native nucleic acid, such as DNA.

본 명세서에서 사용된 용어 "올리고뉴클레오티드","핵산", "핵산 분자" 또는 "핵산 서열"은 올리고머(oligomer) 또는 리보핵산(RNA)의 폴리머 또는 디옥시리보핵산(DNA) 또는 이의 모방/모방체(mimics/mimetics)를 의미한다. 이 용어는 천연적-발생한 핵염기(nucleobases), 당 및 공유 내부뉴클레오사이드(백본) 포스포디에스테르 결합 연결(covalent internucleoside (backbone) phosphodiester bond linkages)로 구성된 분자뿐만 아니라, 이와 기능적으로 유사한 비-천연적 발생한 핵염기(nucleobases), 당 및 공유 내부뉴클레오사이드(백본) 포스포디에스테르 결합 연결로 구성된 분자 또는 이들의 결합을 포함한다. 이러한 변형 또는 치환된 핵산은 예를 들어, 향상된 세포 흡수, 핵산 타겟에 대한 향상된 친화성 및 뉴클레아제 및 기타 효소 존재하에서 증가된 안정성과 같은 바람직한 특성 때문에 종종 천연 형태보다 바람직하며, 본 문맥에서 용어 "핵산 유사체(analogues)" 또는 "핵산 모방체(mimics)"로 기술된다. 핵산 모방/모방체의 바람직한 예는 펩타이드 핵산(peptide nucleic acid (PNA-)), 잠금핵산(Locked Nucleic Acid (LNA-)), 자일로-LNA-(xylo-LNA-), 포스포로티오에이트-(phosphorothioate-), 2'-메톡시-(2'-methoxy-), 2'-메톡시에톡시-(2'-metxyethoxy-), 모르폴리노-(morpholino-) 및 포스포라미데이트-(phosphoramidate-)포함 분자 또는 이의 유사체이다.The term "oligonucleotide "," nucleic acid ", "nucleic acid molecule ", or" nucleic acid sequence ", as used herein, refers to oligomers or ribonucleic acid polymers or deoxyribonucleic acid (DNA) mimics / mimetics. The term is intended to encompass molecules composed of naturally occurring nucleobases, sugars and covalent internucleoside (backbone) phosphodiester bond linkages with shared internucleoside (backbone) Naturally occurring nucleobases, molecules comprised of a sugar and a shared internal nucleoside (backbone) phosphodiester linkage, or a combination thereof. Such modified or substituted nucleic acids are often preferred over native forms due to, for example, improved cellular uptake, improved affinity for nucleic acid targets and increased stability in the presence of nuclease and other enzymes, Quot; nucleic acid analogues "or" nucleic acid mimics ". Preferred examples of nucleic acid mimetic / mimetic are peptide nucleic acid (PNA-), Locked Nucleic Acid (LNA-), xylo-LNA- (xylo-LNA-), phosphorothioate- (2'-methoxyethoxy-, 2'-methoxyethoxy-, morpholino- and phosphoramidate- (2'-methoxyethoxy-) phosphoramidate-) containing molecule or an analogue thereof.

핵산, 핵산 분자 또는 핵산 서열은, 예를 들어, 전체적으로 디옥시리보뉴클레오티드, 전체적으로 리보뉴클레오티드, 전체적으로 핵산 모방체 또는 유사체 또는 이의 키메라(chimeric) 혼합물로 구성된다. 단량체(monomers)는 일반적으로 내부 뉴클레오티드 포스포디에스터 결합 연결(internucleotide phosphodiester bond linkages)에 의하여 연결된다. 핵산은 일반적으로 올리고뉴클레오티드를 기준으로 할 때, 일반적으로 5-40과 같은 적은 단량체 단위에서 수천의 단량체 단위까지 크기가 다양하다. 핵산 또는 핵산 서열이 나타날 때마다, 뉴클레오티드는 왼쪽에서 오른쪽은 5'에서 3'이며, 별도로 명시하지 않는 한, "A"는 데옥시아데노신(deoxyadenosine)을 의미하고, "C"는 디옥시사이티딘(deoxycytidine)을 의미하며, "G"는 데옥시구아노신(deoxyguanosine)을 의미하며, "T"는 티미딘(thymidine)을 의미한다.A nucleic acid, nucleic acid molecule or nucleic acid sequence is, for example, composed entirely of a deoxyribonucleotide, a whole ribonucleotide, a nucleic acid mimetic or an analogue, or a chimeric mixture thereof. Monomers are usually linked by internal nucleotide phosphodiester bond links. Nucleic acids generally vary in size from small monomer units, such as 5-40, to thousands of monomer units, on an oligonucleotide basis. Whenever a nucleic acid or nucleic acid sequence appears, the nucleotide is 5 'to 3' from left to right, unless otherwise specified, "A" means deoxyadenosine, "C" means deoxythiidine refers to deoxycytidine, "G" refers to deoxyguanosine, and "T" refers to thymidine.

비천연Non-natural 뉴클레오티드( Nucleotides ( UnnaturalUnnatural nucleotidesnucleotides ))

본 명세서에서 사용된 "비천연 뉴클레오티드" 또는 "핵산 유사체" 또는 "인공 뉴클레오티드"는 상보적인 핵산 서열(1)에 혼성화하도록 디자인된 DNA 또는 RNA의 구조적 유사체를 의미하는 것으로 이해된다. 내부 뉴클레오티드 연결(s), 당 및/또는 핵염기의 변형을 통하여 핵산 유사체는 하기의 바람직한 특징 일부 또는 전부를 획득할 수 있다: 1) 최적화된 혼성화 특이성 또는 친화성, 2) 뉴클레아제 저항성, 3) 화학 안정성, 4) 가용성, 5) 막-투과성, 및 6) 용이하거나 낮은 비용의 합성 및 정제이다. 핵산 유사체의 예로는 펩타이드 핵산(peptide nucleic acids (PNA)), 잠금 핵산(locked nucleic acids "LNA"), 2'-0-메틸 핵산 (2'-0-methyl nucleic acids), 2'-플루오 핵산(2'-fluoro nucleic acids), 포스포로티오에이트(phosphorothioates), 및 메탈 포스포네이트(metal phosphonates)를 포함하나 이에 제한되지 않는다.As used herein, "non-natural nucleotide" or "nucleic acid analog" or "artificial nucleotide" is understood to mean a structural analogue of DNA or RNA designed to hybridize to the complementary nucleic acid sequence (1). Through modification of the internal nucleotide linkage (s), sugar and / or nucleobase, the nucleic acid analog can obtain some or all of the following desirable characteristics: 1) optimized hybridization specificity or affinity, 2) nuclease resistance, 3) chemical stability, 4) solubility, 5) membrane-permeability, and 6) ease or low cost of synthesis and purification. Examples of nucleic acid analogs include peptide nucleic acids (PNA), locked nucleic acids (LNA), 2'-O-methyl nucleic acids, 2'-fluoro nucleic acids But are not limited to, 2'-fluoro nucleic acids, phosphorothioates, and metal phosphonates.

토홀드To hold 영역( domain( ToeholdToehold regionsregions ))

본 문맥에서 "토홀드 영역"은 왓슨-크릭 염기쌍(Watson-Crick base pairing)을 형성할 수 있는 두개의 상보적 올리고뉴클레오티드 영역에 관한 것이거나, 또는 토홀드 영역은 올리고뉴클레오티드에 위치한 단일 가닥 서열을 지칭할 수 있다. 따라서, 용어 "토홀드 영역"을 단일 가닥 올리고뉴클레오티드와 관련하여 사용할 경우, 이는 단일 가닥 토홀드 영역을 지칭하며, 반면에 용어 "토홀드 영역"을 이중 가닥과(두개의 단일 가닥 토홀드 영역은 서로 혼성화된 경우) 관련하여 사용할 경우, 이중 가닥 영역을 지칭하는 것으로 이해된다. 본 문맥에서 이중 가닥 토홀드 영역의 상보적 서열은 각각 X 및 X'로서 구별할 수 있다.In this context, a "tohod region" refers to two complementary oligonucleotide regions capable of forming a Watson-Crick base pairing, or the tohod region comprises a single strand sequence located at an oligonucleotide . Thus, when used in reference to a single stranded oligonucleotide, the term " tohod region " refers to a single stranded tohold region, while the term " (When hybridized to each other), it is understood to refer to the double stranded region. In this context, the complementary sequences of the double-stranded to-hold region can be distinguished as X and X ', respectively.

토홀드 영역은 다른 위치를 가질 수 있다. 일 구현예에서 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 제1 (단일 가닥의) 토홀드 영역(8') 및 (단일 가닥의) 제2 토홀드 영역(9')는 분지점 이동 영역(7')의 반대면에 위치한다. 분지점 이동 영역의 반대면에 단일 가닥의 토홀드 영역 8' 및 9'의 위치는 분석의 속도를 빠르게 할 수 있다.The tohold region may have other locations. In one embodiment, the first (single strand) toothed region 8 'of the third oligonucleotide 5 and the second (single strand) second toothed region 9' As shown in FIG. The position of the single-stranded to-hold regions 8 'and 9' on the opposite side of the split-point moving region can speed up the analysis.

다른 토홀드 영역간의 교차-혼성화를 최소화하기 위하여, 두개의 토홀드 영역 [8, 8'] 및 [9,9']는 다른 서열을 가질 수 있다. 따라서, 일 구현예에서, 제1 올리고뉴클레오티드(1)의 제1 토홀드 영역(7) 및 제2 올리고뉴클레오티드(1)의 제2 토홀드 영역(8)은 비유사하다. 본 문맥에서 용어 비유사는 따라서 다른 서열을 갖는 것이며, 따라서, 100% 동일하지 않는 것으로 이해된다.In order to minimize cross-hybridization between different tohaled regions, the two tohred regions [8, 8 '] and [9, 9'] may have different sequences. Thus, in one embodiment, the first to fourth region 7 of the first oligonucleotide 1 and the second toe region 8 of the second oligonucleotide 1 are similar. In this context, the term non-relative is thus to have a different sequence and is therefore understood not to be 100% identical.

..

또한, 두개의 단일 가닥의 토홀드 영역은 서로 길이가 다를 수 있다. 이 방법에서 혼성화 이동은 더 쉽게 인식될 수 있다. 따라서, 또 다른 구현예에서 제1 토홀드 영역(8)의 길이는 1-8 뉴클레오티드, 1-6 뉴클레오티드, 1-4 뉴클레오티드, 2-10 뉴클레오티드, 3-10 뉴클레오티드, 4-10 뉴클레오티드, 5-10 뉴클레오티드, 7-10 뉴클레오티드, 3 뉴클레오티드, 4 뉴클레오티드, 5 뉴클레오티드 또는 6 뉴클레오티드와 같은 1-10 뉴클레오티드 범위이다.In addition, the two single stranded tohod regions may have different lengths from each other. Hybridization shifts in this way can be more easily recognized. Thus, in yet another embodiment, the length of the first toothed region 8 can be from 1 to 8 nucleotides, 1-6 nucleotides, 1-4 nucleotides, 2-10 nucleotides, 3-10 nucleotides, 4-10 nucleotides, 5- Such as 10 nucleotides, 7-10 nucleotides, 3 nucleotides, 4 nucleotides, 5 nucleotides or 6 nucleotides.

여기서 사용된, 용어 "혼성화" 또는 "어닐링"은 이중 가닥 구조의 한 가닥 뉴클레오티드가 반대 가닥의 뉴클레오티드와 특이적인 왓슨-크릭 염기쌍(Watson-Crick base pairing)을 이루는 것과 같이, 이중 가닥 구조를 형성하는 단일 가닥 뉴클레오티드의 연관(association)을 의미한다. 본 용어는 또한 디옥시이노신(deoxyinosine), 2-아미노퓨린 염기(2-aminopurine bases)인 뉴클레오사이드, 및 이와 유사체와 같은 뉴클레오사이드 유사체의 쌍을 포함하며, 이는 본 발명에 따라 올리고뉴클레오티드로 도입될 수 있다.The term "hybridization" or "annealing ", as used herein, refers to the formation of a double stranded structure, such as one stranded nucleotide of a double stranded structure forms a specific Watson- Crick base pairing with a nucleotide of the opposite strand Refers to the association of single-stranded nucleotides. The term also encompasses pairs of nucleoside analogs such as deoxyinosine, nucleosides that are 2-aminopurine bases, and analogs thereof, which are used as oligonucleotides in accordance with the present invention Can be introduced.

또 다른 구현예에서 제1 올리고뉴클레오티드(1)의 제1 토홀드 영역(8) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 제1 토홀드 영역(8')은 2-10, 3-10, 4-10, 5-10, 2-8, 2-7, 2-6, 2-5, 2-4와 같은 1-10 상보적인 뉴클레오티드 연장(stretch)을 포함한다.In another embodiment, the first to fourth region 8 of the first oligonucleotide 1 and the first toe region 8 'of the third oligonucleotide 5 are 2-10, 3-10, 4- 10, 5-10, 2-8, 2-7, 2-6, 2-5, 2-4.

또 다른 구현예에서 제1 올리고뉴클레오티드(1)의 제 1 토홀드 영역(8)은 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 제1 토홀드 영역(8')은 70-100% 상보적, 75-100% 상보적, 80-100% 상보적, 85-100% 상보적, 90-100% 상보적, 95-100% 상보적, 97-100% 상보적, 99-100% 상보적 또는 100% 상보적과 같이 최소 70% 상보적이다.In another embodiment, the first toothed region 8 of the first oligonucleotide 1 has a first to fourth region 8 'of the third oligonucleotide 5 that is 70-100% complementary, 75-100 % Complementary, 80-100% complementary, 85-100% complementary, 90-100% complementary, 95-100% complementary, 97-100% complementary, 99-100% complementary or 100% complementary Likewise at least 70% complementary.

또 다른 구현예에서 제2 토홀드 영역(9, 9')의 길이는 1-8 뉴클레오티드, 1-6 뉴클레오티드, 1-4 뉴클레오티드, 2-10 뉴클레오티드, 3-10 뉴클레오티드, 4-10 뉴클레오티드, 5-10 뉴클레오티드, 7-10 뉴클레오티드, 3 뉴클레오티드, 4 뉴클레오티드, 5 뉴클레오티드 또는 6 뉴클레오티드와 같이 1-10 뉴클레오티드 범위이다.In another embodiment, the length of the second toothed region 9, 9 'is 1-8 nucleotides, 1-6 nucleotides, 1-4 nucleotides, 2-10 nucleotides, 3-10 nucleotides, 4-10 nucleotides, 5 10 nucleotides, such as 10 nucleotides, 7 nucleotides, 3 nucleotides, 4 nucleotides, 5 nucleotides, or 6 nucleotides.

일 구현예에서, 제2 올리고뉴클레오티드(3)의 제2 토홀드 영역(9) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 제2 토홀드 영역(9')은 2-10, 3-10, 4-10, 5-10, 2-8, 2-7, 2-6, 2-5, 2-4와 같은 1-10 상보적인 뉴클레오티드의 연장을 포함한다.In one embodiment, the second toe region 9 of the second oligonucleotide 3 and the second toe region 9 'of the third oligonucleotide 5 are 2-10, 3-10, 4- 10, 5-10, 2-8, 2-7, 2-6, 2-5, 2-4.

분지점 이동 영역(Branch point movement area ( BranchBranch migrationmigration regionregion ))

본 문맥에서 "분지점 이동"은 제1 과 제3 올리고뉴클레오티드 간의 혼성화 평형이 제2와 제3 올리고뉴클레오티드 간의 혼성화를 향하고, 반대로 두개의 토홀드 영역과 분지점 이동 영역의 혼성화를 통하여 이동되는 상황에 관한 것이다. 도 2는 분지점 이동 및 어떻게 평형 상황이 피분석물의 결합에 의해 변화되는지를 도시한다.In this context, "splitting point shift" means that the hybridization equilibrium between the first and third oligonucleotides is directed toward hybridization between the second and third oligonucleotides, and conversely, through the hybridization of the two to- . Figure 2 shows how break point movement and how the equilibrium situation changes with the coupling of the analyte.

분지점 이동 영역은 상보적인 영역이기 때문에, 제1 과 제3 올리고뉴클레오티드 간의 및 제2 와 제3 올리고뉴클레오티드간의 분지점 이동을 가능하게 한다. 따라서, 일 구현예에서 분지점 이동 영역(7, 7')의 길이는 4-30, 5-30, 7-30, 9-30, 11-30, 15-30, 20-30, 25-30, 3-25, 3-20, 3-15, 3-11, 3-9, 3-7, 3-5 또는 3-4 뉴클레오티드와 같이 3-30 뉴클레오티드 범위이다. 바람직한 길이는 다른 온도 및 특정 서열에 적용할 수 있다. 또 다른 구현예에서 제2 올리고뉴클레오티드(3)의 분지점 이동 영역(7) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 분지점 이동 영역(7')은 4-30, 5-30, 7-30, 9-30, 11-30, 15-30, 20-30, 25-30, 3-25, 3-20, 3-15, 3-11, 3-9, 3-7, 3-5 또는 3-4 상보적인 뉴클레오티드와 같은 3-30 상보적인 뉴클레오티드의 연장을 포함한다.Because the branch point translocation region is a complementary region, it enables branch point transfer between the first and third oligonucleotides and between the second and third oligonucleotides. Thus, in one embodiment, the length of the branch point transition regions 7, 7 'is 4-30, 5-30, 7-30, 9-30, 11-30, 15-30, 20-30, 25-30 , 3-30 nucleotides, such as 3-25, 3-20, 3-15, 3-11, 3-9, 3-7, 3-5 or 3-4 nucleotides. Preferred lengths are applicable to different temperatures and specific sequences. In another embodiment, the branch point shifting region 7 of the second oligonucleotide 3 and the branch point shifting region 7 'of the third oligonucleotide 5 are 4-30, 5-30, 7-30, 9-30, 11-30, 15-30, 20-30, 25-30, 3-25, 3-20, 3-15, 3-11, 3-9, 3-7, 3-5 or 3- 4 < / RTI > complementary nucleotides, such as 4 complementary nucleotides.

또 다른 구현예에서 제2 올리고뉴클레오티드(3)의 분지점 이동 영역(7) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 분지점 이동 영역(7')은 70-100% 상보적, 75-100% 상보적, 80-100% 상보적, 85-100% 상보적, 90-100% 상보적, 95-100% 상보적, 97-100% 상보적, 99-100% 상보적, 100% 상보적과 같은 최소 70% 상보적이다. 또 다른 구현예에서 제1 올리고뉴클레오티드(1)의 분지점 이동 영역(7) 및 제2 올리고뉴클레오티드(3)의 분지점 이동 영역(7)은 4-30, 5-30, 7-30, 9-30, 11-30, 15-30, 20-30, 25-30, 3-25, 3-20, 3-15, 3-11, 3-9, 3-7, 3-5 또는 3-4 상보적 뉴클레오티드와 같이 3-30 상보적 뉴클레오티드의 연장을 포함한다.In another embodiment, the breakpoint region 7 'of the second oligonucleotide 3 and the breakpoint region 7' of the third oligonucleotide 5 are 70-100% complementary, 75-100% complementary Such as 100-100% complementary, 85-100% complementary, 90-100% complementary, 95-100% complementary, 97-100% complementary, 99-100% complementary, 100% complementary 70% complementary. In another embodiment, the junction point shifting region 7 of the first oligonucleotide 1 and the junction point shifting region 7 of the second oligonucleotide 3 are 4-30, 5-30, 7-30, 9 -30, 11-30, 15-30, 20-30, 25-30, 3-25, 3-20, 3-15, 3-11, 3-9, 3-7, 3-5 or 3-4 Lt; RTI ID = 0.0 > complementary < / RTI > nucleotides.

또 다른 구현예에서 제1 올리고뉴클레오티드(1)의 분지점 이동 영역(7) 및 제2 올리고뉴클레오티드(3)의 분지점 이동 영역(7)은 70-100% 동일, 75-100% 동일, 80-100% 동일, 85-100% 동일, 90-100% 동일, 95-100% 동일, 97-100% 동일, 99-100% 동일 또는 100% 동일과 같이 최소 70% 동일하다. 따라서, 제1 또는 제2 올리고뉴클레오티드의 두 개의 분지점 이동 영역 7은 완전하게 동일할 필요가 없다.In another embodiment, the first and second oligonucleotides (1, 3) are 70-100% identical, 75-100% identical, 80 100-100% identical, 85-100% identical, 90-100% identical, 95-100% identical, 97-100% identical, 99-100% identical or 100% identical. Thus, the two splitting point regions 7 of the first or second oligonucleotide do not need to be completely identical.

또 다른 구현예에서 제1 올리고뉴클레오티드(1)의 분지점 이동 영역(7) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 분지점 이동 영역(7')은 4-30, 5-30, 7-30, 9-30, 11-30, 15-30, 20-30, 25-30, 3-25, 3-20, 3-15, 3-11, 3-9, 3-7, 3-5 또는 3-4 상보적인 뉴클레오티드와 같이 3-30 상보적 뉴클레오티드의 연장을 포함한다. 또 다른 구현예에서 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 제1 올리고뉴클레오티드(1) 및 분지점 이동 영역(7')은 70-100% 상보적, 75-100% 상보적, 80-100% 상보적, 85-100% 상보적, 90-100% 상보적, 95-100% 상보적, 97-100% 상보적, 99-100% 상보적 또는 100% 상보적과 같이 적어도 70% 상보적이다.In another embodiment, the branch point shifting region 7 of the first oligonucleotide 1 and the branch point shifting region 7 'of the third oligonucleotide 5 are 4-30, 5-30, 7-30, 9-30, 11-30, 15-30, 20-30, 25-30, 3-25, 3-20, 3-15, 3-11, 3-9, 3-7, 3-5 or 3- 4 < / RTI > complementary nucleotides. In yet another embodiment, the first oligonucleotide (1) and the branch point shifting region (7 ') of the third oligonucleotide (5) are 70-100% complementary, 75-100% complementary, 80-100% complementary At least 70% complementary, such as 85-100% complementary, 90-100% complementary, 95-100% complementary, 97-100% complementary, 99-100% complementary or 100% complementary.

용어 "서열 동일"은 동일한 길이의 두 아미노산 서열 간 또는 두 핵산 간의 상동성의 정도를 정량 분석한 것을 나타낸다. 비교될 수 있는 두 서열이 같은 길이가 아닐 경우 이는 갭의 삽입 또는 대안적으로, 폴리펩티드 서열 또는 뉴클레오티드 서열의 말단에 절단을 허용하여, 가장 가능한 적합함을 제공하도록 정렬한다. 서열 동일은

Figure pct00002
로 계산할 수 있으며, 여기서 Ndif는 정렬하였을 때 두 서열의 비-동일 잔기의 총 수이며, 여기서 Nref는 한 서열의 잔기의 수이다. 따라서, DNA 서열 AGTCAGTC는 서열 AATCAATC(Ndif=2 및 Nref=8)와 75%의 서열 동일을 갖는다. 갭은 특정 잔기의 비-동일로서 계산되어, 즉, DNA 서열 AGTGTC은 서열 AGTCAGTC(Ndif=2 및 Nref=8)와 75%의 서열 동일을 갖는다.The term " sequence identical "indicates quantitative analysis of the degree of homology between two amino acid sequences of the same length or between two nucleic acids. If the two sequences that can be compared are not of the same length, they are aligned to provide the best possible fit, either by insertion of a gap or alternatively by permitting cleavage at the ends of the polypeptide sequence or nucleotide sequence. The sequence is the same
Figure pct00002
, Where N dif is the total number of non-identical residues of the two sequences when aligned, where N ref is the number of residues in one sequence. Thus, the DNA sequence AGTCAGTC has 75% sequence identity with the sequence AATCAATC (N dif = 2 and N ref = 8). The gap is calculated as the non-identical of the specific residues, i.e., the DNA sequence AGTGTC has 75% sequence identity with the sequence AGTCAGTC (N dif = 2 and N ref = 8).

본 발명의 구현예에서 모든 폴리펩티드 또는 아미노산의 하나 또는 그 이상 서열간의 서열 동일률은 프로그램의 기본 셋팅(default settings)을 이용한 clustalW 소프트웨어(www.ebi.ac.uk/clustalW/index.html)에 의해 수행되는 각 서열의 정렬에 기반한다. 뉴클레오티드-기반의 본 발명의 구현예에 대하여, 하나 또는 그 이상 서열간의 서열 동일률은 따라서 기본 셋팅한 clustalW 소프트웨어를 이용한 정렬을 기반으로 한다. 뉴클레오티드 서열 정렬에 대한 이러한 설정은 다음과 같다: 정렬=3D 전체, Gap Open 10.00, Gap Ext. 0.20, Gap separation Dist. 4, DNA weight matrix: identity (IUB). Sequence identity between one or more sequences of all polypeptides or amino acids in embodiments of the invention is performed by clustalW software (www.ebi.ac.uk/clustalW/index.html) using default settings of the program Based on the alignment of each sequence. For embodiments of the invention based on nucleotides, the sequence identity between one or more sequences is therefore based on alignment using the default setting clustalW software. These settings for the nucleotide sequence alignment are: Alignment = 3D Whole, Gap Open 10.00, Gap Ext. 0.20, Gap separation Dist. 4, DNA weight matrix: identity (IUB).

상보의 정도는 하나의 올리고뉴클레오티드의 상보적인 서열을 이용하는 것과 유사한 방법으로 측정될 수 있는 것으로 이해된다.It is understood that the degree of complementarity can be measured in a manner similar to using a complementary sequence of one oligonucleotide.

일 구현예에서, 분지점 이동 영역 7과 분지점 이동 영역 7'간의 혼성화는 1-5 헤어핀, 1-3 헤어핀, 1-2 헤어핀 또는 1 헤어핀과 같은 분지점 이동 영역에서 하나 이상의 헤어핀을 포함한다. 이는 이론에 제한되지 않고 S의 중간에 두개의 인접한 헤어핀으로, AS의 전체 복합체는 홀리데이 정션(holiday junction)을 가지며, Mg2+의 존재 시 특정 3D 구조를 확장하고, 따라서 아마도 S와 혼성화하는 A와 경쟁하여 단백질-결합된 B 가닥에 대하여 더 큰 입체 장해(steric hindrance)를 야기한다는 것으로 가설한다(도 20). 일 구현예에서 하나 이상의 헤어핀은 3-20 뉴클레오티드, 5-20 뉴클레오티드, 10-20 뉴클레오티드, 3- 15 뉴클레오티드, 3- 10 뉴클레오티드 또한 5- 15 뉴클레오티드와 같은 1-20 뉴클레오티드의 길이를 갖는다.In one embodiment, the hybridization between the branching point shifting region 7 and the branching point shifting region 7 'comprises one or more hairpins in the branching point shifting region, such as 1-5 hairpin, 1-3 hairpin, 1-2 hairpin or 1 hairpin . This is not to be bound by theory, but with two adjacent hairpins in the middle of S, the whole complex of AS has a holiday junction, expanding a specific 3D structure in the presence of Mg2 +, and thus possibly competing with A, , Resulting in a larger steric hindrance to the protein-bound B strands (Fig. 20). In one embodiment, the at least one hairpin has a length of 1-20 nucleotides such as 3-20 nucleotides, 5-20 nucleotides, 10-20 nucleotides, 3- 15 nucleotides, 3-10 nucleotides and also 5- 15 nucleotides.

결합 Combination 모이어티Moiety (( BindingBinding moietymoiety ) )

본 발명에 따른 결합 모이어티(또는 모이어티들)는 이 분석법이 왓슨-크릭 염기쌍을 형성하지 않는 피분석물을 검출하도록 한다. 유사하게, 이는 DNA 결합 단백질과 같이 DNA 또는 RNA에 결합하지 않는 피분석물의 검출은 가능하게 한다.The binding moieties (or moieties) according to the present invention allow this assay to detect an analyte that does not form a Watson-Crick base pair. Similarly, it enables the detection of an analyte that does not bind to DNA or RNA, such as a DNA binding protein.

하나 이상의 결합 모이어티는 원칙적으로 세개 올리고뉴클레오티드 중 하나에 위치될 수 있다. 일 구현예에서 1종 이상의 공유 결합된 결합 모이어티(4)는 제1 올리고뉴클레오티드(1)에 위치된다. 다른 구현예에서 1종 이상의 공유 결합된 결합 모이어티(4)는 제2 올리고뉴클레오티드(3)에 위치된다. 제3 구현예에서 1종 이상의 공유 결합된 결합 모이어티(4)는 제3 올리고뉴클레오티드(5)에 위치된다. 일 구현예에서 결합 검출 시스템은 1-4, 1-3, 1-2, 1, 2-5 또는 3-5와 같이 1-5 결합 모이어티를 포함한다.The one or more binding moieties may in principle be located in one of the three oligonucleotides. In one embodiment, at least one covalently bonded moiety (4) is located in the first oligonucleotide (1). In other embodiments, at least one covalently bonded moiety (4) is located at the second oligonucleotide (3). In a third embodiment, at least one covalently bonded moiety (4) is located at the third oligonucleotide (5). In one embodiment, the binding detection system comprises 1-5 binding moieties as 1-4, 1-3, 1-2, 1, 2-5, or 3-5.

하나 이상의 결합 모이어티는 다른 지역에 위치될 수 있다. 일 구현예에서 1종 이상의 공유 결합된 결합 모이어티(4)는 제 1 올리고뉴클레오티드(1), 제 2올리고뉴클레오티드(3) 또는 제3 올리고뉴클레오티드(5)에서 분지점 이동 영역(7)의 부분과 공유 결합된다.One or more bond moieties may be located in different regions. In one embodiment, the at least one covalently bonded moiety (4) is attached to the first oligonucleotide (1), the second oligonucleotide (3) or the third oligonucleotide (5) Lt; / RTI >

결합 모이어티의 다른 유형은 검출될 특정 피분석물에 따라 이용될 수 있다.따라서, 일 구현예에서 1종 이상의 공유 결합된 결합 모이어티(4)는 유기 분자, 항체, 항원, 앱타머, 비오틴 및 합텐으로 이루어진 군에서 선택된다. 다른 구현예에서 항원은 단백질 항원, 펩타이드 항원 또는 당 항원이다. 어떤 경우에는, 일부 피분석물이 하나 또는 몇개의 뉴클레오티드와 직접적으로 결합 가능할 수 있기 때문에, 공유 결합이 필요 없게 된다. 이러한 피분석물은 DNA-결합 단백질, 일부 이온(도 19b) 또는 인터칼라터(intercalators), 및 멜라닌(도 19a)과 같은 소분자를 포함한다. 일 구현예에서 공유 결합된 제1 모이어티가 제1 모이어티에 공유 또는 비-공유 결합될 수 있는 제2 결합 모이어티의 손잡이(handle)로서 기능한다는 점에서, 결합 모이어티는 또한 샌드위치 구조를 가질 수 있다. 따라서, 제2 결합 모이어티는 I) 제1 모이어티에 결합 및 II) 피분석물에 대한 결합 부위인 이중 기능을 가질 수 있다. 올리고뉴클레오티드의 하나 이상의 부분을 형성하는 앱타머 및 이것이 피분석물에 결합한 경우, 분리된 공유 결합된 결합 모이어티가 필요하지 않게 될 수 있다.One or more of the covalently bonded binding moieties (4) in one embodiment may be selected from the group consisting of organic molecules, antibodies, antigens, aptamers, biotin And haptens. In another embodiment, the antigen is a protein antigen, a peptide antigen, or a sugar antigen. In some cases, covalent linkage is not necessary because some analyte can be directly conjugated to one or several nucleotides. Such analytes include DNA-binding proteins, some ions (Figure 19b) or intercalators, and small molecules such as melanin (Figure 19a). In one embodiment, the bonding moiety also has a sandwich structure in that the first covalently bonded moiety acts as a handle of a second bonding moiety that can be covalently or non-covalently bonded to the first moiety . Thus, the second binding moiety may have a dual function: I) binding to the first moiety and II) binding site for the analyte. An aptamer that forms one or more portions of an oligonucleotide and, when it is bound to the analyte, a separate covalently bonded binding moiety may not be necessary.

소 유기 분자는 결합 모이어티로 선호된다. 일 구현예에서 유기 분자는 150-1200 Da, 150-1000 Da,150-800 Da, 150-600 Da, 150-400 Da, 150-300 Da, 300-1500 Da, 400-1500 Da, 600-1500 Da, 800-1500 Da, 1000-1500 Da 또는 1200-1500 Da과 같이 150-1500 Da(달톤) 분자량 범위를 갖는다. 본 발명에서 소 유기 분자는 또한 피분석물로 선호된다. 더 특정 일 구현예에서 1종 이상의 공유 결합된 결합 모이어티(4)는 비타민 D, 엽산(folate), 엔로플락신(enrofloxacin), 디곡시게닌으로 이루어진 군에서 선택된다. 따라서 본 발명에 따른 소 유기 분자 및/또는 공유 결합된 결합 모이어티의 예는:Small organic molecules are preferred as bonding moieties. In one embodiment, the organic molecule may be selected from the group consisting of 150-1200 Da, 150-1000 Da, 150-800 Da, 150-600 Da, 150-400 Da, 150-300 Da, 300-1500 Da, Da has a molecular weight range of 150-1500 Da (daltons) such as 800-1500 Da, 1000-1500 Da or 1200-1500 Da. Small organic molecules in the present invention are also preferred as analytes. In a more specific embodiment, the at least one covalently bonded moiety (4) is selected from the group consisting of vitamin D, folate, enrofloxacin, digoxigenin. Thus, examples of the organic molecule and / or the covalent bond moiety according to the present invention include:

독소: 포도상구균 장독소 B(Staphylococcal enterotoxin B (SEB)), 포도상구균 장독소 A(Staphylococcal enterotoxin A (SEA)), 도모산(Domoic acid (DA)), 아플라톡신(Aflatoxin)(AFB1, AFG1, AFB2, AFG2, AFM1), 디옥시닐발레놀(deoxynivalenol), 오크라톡신 A(ochratoxin A (OTA)). Toxins : Staphylococcal enterotoxin B (SEB), Staphylococcal enterotoxin A (SEA), Domoic acid (DA), Aflatoxin (AFB1, AFG1, AFB2 , AFG2, AFM1), deoxynivalenol, ochratoxin A (OTA).

약물 : 경구 혈액응고억제 와파린(oral anticoagulant warfarin), 인슐린(insulin). Drugs: Oral anticoagulant warfarin, insulin.

해충제 : 아트라진(atrazine), 시마진(simazine), 클로르피리포스(chlorpyrifos), 카바릴(carbaryl), 디클로로디페닐트리클로로에탄(dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT)), 2,4-디클로로페녹시아세트산(2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D)). Insecticides : Atrazine, simazine, chlorpyrifos, carbaryl, dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT), 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-dichlorophenoxyacetic acid -dichlorophenoxyacetic < / RTI > acid (2,4-D)).

다른 환경의 피검출물 : 2-하이드록시비페닐(2-hydroxybiphenyl (HBP)), 벤조피렌(benzo[a]pyrene (BaP)). 페놀(비스페놀 A(bisphenol A), 아트라진( Atrazine), 폴리염화바이페닐(polychlorinated biphenyls),3,7,8-TCDD), 멜라닌 및 이와 관련된 화합물. Detected in different environments : 2-hydroxybiphenyl (HBP), benzo [a] pyrene (BaP). Phenol (bisphenol A, atrazine, polychlorinated biphenyls, 3,7,8-TCDD), melanin and related compounds.

수의과의 약제/항생제 : 페니실린(penicillins) 및 세팔로스포린(cephalosporins), 클로람페니콜(Chloramphenicol) 및 클로람페니콜 글루클로니드(chloramphenicol glucuronide), 페니콜 항생제 잔기(fenicol antibiotic residues), 테트라사이클린(tetracycline), 타이로신(tylosin), 에리트로마이신(erythromycin), 술폰아미드 항생제(sulfonamide antibiotics). Veterinary drugs / antibiotics: penicillins and cephalosporins, chloramphenicol and chloramphenicol glucuronide, fenicol antibiotic residues, tetracycline, tyrosine tylosin, erythromycin, sulfonamide antibiotics.

화학적 오염물 : 조개류 내 4-노닐페놀(4-nonylphenol), 소 내 인슐린-유사 성장인자-1(insulin-like growth factor-1 (IGF-1)). Chemical contaminants: 4-nonylphenol in shellfish, insulin-like growth factor-1 (IGF-1).

비타민 : 비타민 B2 (리보플라빈), 비타민 B5 (파토텐산), 비타민 B8 (비오틴), 비타민 B9 (엽산), 비타민 B12 (코발라민). Vitamin: Vitamin B2 (riboflavin), vitamin B5 (patotenic acid), vitamin B8 (biotin), vitamin B9 (folic acid), vitamin B12 (cobalamin).

호르몬 : 프로게스테론, 생식선 자극 호르몬(human chorionic gonadotropin hormone (hCG)), 17β-에스트라디올(17β-estradiol), R-페토프로테인(R-fetoprotein (AFP)), 테스토스테론(testosterone), 19-노르테스토스테론(19-nortestosterone), 메틸테스토스테론(methyltestosterone), 볼데논(boldenone) 및 메틸볼데논(methylboldenone). Hormones: progesterone, human chorionic gonadotropin hormone (hCG), 17β-estradiol, R-fetoprotein (AFP), testosterone, 19-norestosterone 19-nortestosterone, methyltestosterone, boldenone and methylboldenone.

화약류 : 2,4,6-트리니트로톨루엔(2,4,6-Trinitrotoluene (TNT)), 2,4,6-트리니트로페놀(2,4,6-trinitrophenol (TNP)), 1,3,5-트리니트로벤젠(1,3,5-Trinitrozene (TNB)), 트리아세톤리페록시드(triacetonetriperoxide (TATP)), 헥사메틸렌트리퍼옥사이드디아민(hexamethylene triperoxide diamine (HMTD)), 4질산 펜타에리트리트(pentaerythritol tetranitrate (PETN)), 사이클로트리메틸렌트리니트라민(cyclotrimethylenetrinitramine (RDX)). The explosives are 2,4,6-trinitrotoluene (TNT), 2,4,6-trinitrophenol (TNP), 1,3,5- (TNB), triacetonetriperoxide (TATP), hexamethylene triperoxide diamine (HMTD), pentaerythritol tetranitrate (tetranitrate) (PETN)), cyclotrimethylenetrinitramine (RDX).

상기 화합물 목록은 또한 본 발명에 따라 검출될 피분석물이 될 수 있는 것으로 이해된다.It is understood that the compound list can also be an analyte to be detected in accordance with the present invention.

항체 및 다른 단백질 피분석물:Antibodies and other proteins Analyzes:

진단 항체 : 마이코플라즈마 히오뉴모니아(Mycoplasma hyopneumoniae) 항체, 돼지 콜레라 바이러스(Classical swine fever virus (CSFV)) 항체. Diagnostic antibodies: Mycoplasma hyopneumoniae antibodies, Classical swine fever virus (CSFV) antibodies.

바이러스 병원체에 대한 항체 : G형 간염에 대한 항체, B형 간염(hHBV)에 대한 항체, 단순 포진 바이러스 타입 1 및 타입 2(HSV-1, HSV-2)에 대한 항체, 에프스타인-바 바이러스(Epstein-Barr virus)(anti-EBNA)에 대한 항체, 인간 호흡기 세포 융합 바이러스(respiratory syncytial virus (RSV))에 대한 항체, 항-아데노바이러스의 항체. Antibodies against viral pathogens: antibodies against hepatitis G, antibodies against hepatitis B virus (hHBV), antibodies against herpes simplex virus type 1 and type 2 (HSV-1, HSV-2) Antibody to Epstein-Barr virus (anti-EBNA), antibody to human respiratory syncytial virus (RSV), anti-adenovirus antibody.

약제-유도된 항체 : 인슐린 과립성 대식세포증식자극인자(orgranulocyte macrophage colony stimulating factor (GM-CSF))에 대한 항체, 재조합 또는 비-재조합 단백질 또는 항체 약제에 대한 항체.Agent -directed antibody: an antibody to an insulin granule macrophage colony stimulating factor (GM-CSF), an antibody to a recombinant or non-recombinant protein or antibody drug.

단백질 : 카제인, 면역글로불린 G, 엽산-결합 단백질, 락토페린, 및 락토퍼옥시다제. Protein: casein, immunoglobulin G, folate-binding protein, lactoferrin, and lactoperoxidase.

알레르겐( allergen ) 또는 알레르기 마커 : 땅콩 알레르겐, 파스타의 콘알부민/트로포마이오신(Conalbumin/Tropomyosin), 참깨 단백질, 트로포마이오신, 면역글로불린 E (IgE) 항체, 히스타민(α-이미다졸 에틸아민(α-imidazole ethylamine)). Allergen (allergen) or allergy markers: peanut allergen, Con albumin of pasta / troponin myosin (Conalbumin / Tropomyosin), sesame protein, troponin myosin, immunoglobulin E (IgE) antibodies, histamine (α- imidazole ethylamine (α -imidazole ethylamine).

마커 : 전립선 특이 항원(prostate-specific antigen (PSA)), PSA-ACT 복합체(αl-항키모트립신(αl-antichymotrypsin), 탄수화물 항원(carbohydrate antigen (CA 19-9)), 단백질 혈관 내피 성장 인자(vascular endothelial growth factor (VEGF)), 인터루킨-8(interleukin-8 (IL-8)), 암배아성 항원(Carcinoembryonic antigen (CEA)), 피브로넥틴(fibronectin). Cancer markers : prostate-specific antigen (PSA), PSA-ACT complex (α1-antichymotrypsin, carbohydrate antigen (CA 19-9)), protein vascular endothelial growth factor vascular endothelial growth factor (VEGF), interleukin-8 (IL-8), carcinoembryonic antigen (CEA), fibronectin.

다른 마커 : 트로포닌(troponin (cTn I)), 글루코오스-6-인산(glucose 6-phosphate isomerase (GPI))에 대한 항체, 항-글루탐산탈탄산효소항체(anti-glutamic acid decarboxylase (GAD) antibodies), C-반응성 단백질(c-reactive protein (CRP)), 시스타틴 C(cystatin C), 간염 B 표면항원(hepatitis B surface antigen (HBsAg)). Other markers: troponin (troponin (cTn I)), antibodies, wherein for the glucose-6-phosphate (glucose 6-phosphate isomerase (GPI )) - glutamic acid decarboxylase enzyme antibody (anti-glutamic acid decarboxylase (GAD ) antibodies) , C-reactive protein (CRP), cystatin C, hepatitis B surface antigen (HBsAg).

결합 모이어티는 결합 모이어티와 결합된 이의 결합 파트너(binding partner)를 가질 수 있다. 본 문맥에서 용어 "결합 파트너"는 결합 모이어티와 비-공유로 결합할 수 있는 분자를 의미하는 것으로 이해된다. 따라서, 일 구현예에서 결합 파트너는 결합 모이어티와 비-공유로 결합된다. "결합 모이어티"-"결합 파트너" 쌍의 비제한적인 예는 항체-항원으로, 스트렙타아비딘-비오틴, 엽산 리셉터-엽산이다. 따라서, 일 구현예에서 결합 모이어티는 결합 모이어티와 결합된 이의 결합 파트너를 갖는다.The binding moiety may have its binding partner bound to the binding moiety. The term "binding partner" in this context is understood to mean a molecule capable of non-covalent association with the binding moiety. Thus, in one embodiment, the binding partner is non-covalently associated with the binding moiety. Non-limiting examples of a "binding moiety" - "binding partner" pair are antibody-antigens, streptavidin-biotin, folate receptor-folate. Thus, in one embodiment, the binding moiety has its binding partner bound to the binding moiety.

검출될 피분석물의 유형에 대한 부분에 따라, 세가지 전략이 본 발명의 검출 시스템에 적용될 수 있다. 이러한 전략은 하기에 서술되며, 예를 들어 단백질 또는 항체(전략 1) 또는 소분자 피분석물(전략 2 및 3)의 검출을 참조하여 예를 들었다.Depending on the portion of the type of analyte to be detected, three strategies can be applied to the detection system of the present invention. This strategy is described below, for example with reference to detection of protein or antibody (strategy 1) or small molecule analyte (strategies 2 and 3).

전략 1 : 직접적 분석법Strategy 1: direct analysis

일 구현예에서(전략 1) 단백질 또는 항체는 검출될 피분석물이다(도 5, 전략 1). 이 전략을 이용함에 있어서 단백질 또는 항체(피분석물)의 결합 모이어티에의 결합은 혼성화 평형을 이동시키고, 따라서 이후에 검출될 수 있다. 이 전략은 도 3-5 및 해당 실시예 1 및 2에 더 자세히 기술되어 있다.In one embodiment (Strategy 1) the protein or antibody is the analyte to be detected (Figure 5, Strategy 1). In using this strategy, binding of the protein or antibody (analyte) to the binding moiety shifts the hybridization equilibrium and can be detected subsequently. This strategy is described in more detail in Figures 3-5 and corresponding Examples 1 and 2.

전략 2 : 저해적 분석법Strategy 2: Low Piracy Analysis

다른 일 구현예에서(전략 2), 소분자 피분석물(표적 분자)를 포함하는(또는 포함하는 것으로 추정되는) 샘플을 먼저 결합 모이어티의 결합 파트너(예를 들어 항체 같은 단백질)와 혼합하고, 뒤이어 혼합물을 검출 시스템의 나머지 부분에 첨가한다(도 5, 전략 2). 샘플에 표적 소분자(피분석물)가 포함되어 있다면, 단백질(결합 파트너)의 결합 부위를 차지하고, 이에 따라 올리고뉴클레오티드 B에 결합된 동일 공유 결합된 소분자와의 상호 작용을 통하여 혼성화 평형을 방해하는 단백질의 결합 능력이 적거나 없는 결과를 야기한다. 따라서, 샘플 내 피분석물의 존재는 검출 시스템의 올리고뉴클레오티드 간의 혼성화 평형의 변화를 야기할 수 있다. 이를 저해적 분석법이라 명명한다. 도 4e에서는 비오틴 검출을 위한 분석법의 결과를 나타낸다.In another embodiment (strategy 2), a sample containing (or suspected of containing) a small molecule analyte (target molecule) is first mixed with a binding partner of the binding moiety (e. G., A protein such as an antibody) The mixture is then added to the remainder of the detection system (Figure 5, strategy 2). If the sample contains a small molecule of target (analyte), it is a protein that occupies the binding site of the protein (binding partner) and thereby interferes with the hybridization equilibrium through interaction with the same covalently bound small molecule bound to oligonucleotide B Resulting in little or no coupling capability. Thus, the presence of the analyte in the sample can cause a change in the hybridization equilibrium between the oligonucleotides of the detection system. This is called low-pit analysis. Figure 4E shows the results of the assay for biotin detection.

전략 3 : 경쟁적 분석법Strategy 3: Competitive Analysis

또 다른 일 구현예에서(전략 3) 결합 파트너(단백질)는 먼저 분석법에 첨가되며, 전략 1과 같이 동일한 평형 이동이 야기되고, 이후에 피분석물(표적 분자)를 포함한다고 추정되는 알려지지 않은 샘플을 첨가한다. 유리 피분석물 분자가 존재하게 되면, 이는 단백질에 결합하는 올리고뉴클레오티드 B상의 결합 파트너(단백질)과 결합하는 공유 결합된 결합 모어이티를 치환할 수 있으며, 이에따라 혼성화 평형(도 5, 전략 3)을 변화시킨다. 따라서, 이 전략은 경쟁적 분석법이다. 저해적 및 경쟁적 전략 모두에서 기존 분석법과 비교하여 신호가 더 크게 변화하여, 샘플의 표적물질은 더 적게 존재한다.In another embodiment (Strategy 3), the binding partner (protein) is first added to the assay, resulting in the same equilibrium shift as in Strategy 1, followed by an unknown sample that is supposed to contain the analyte (target molecule) Lt; / RTI > Once the free analyte molecule is present, it can substitute for the covalently bonded binding moiety that binds to the binding partner (protein) on the oligonucleotide B that binds to the protein, thus resulting in the hybridization equilibrium (Figure 5, Strategy 3) Change. Therefore, this strategy is a competitive method. In both the pirate and competitive strategies, the signal changes more drastically compared to existing methods, and there are fewer target substances in the sample.

피분석물Analyte

피분석물의 다른 종류는 본 발명에 의해 검출될 수 있다. 상기에 언급된 피분석물은 DNA 또는 RNA가 아니다. 마찬가지로 피분석물은 DNA 또는 RNA 결합 단백질과 같은 DNA와 상호작용하는 피분석물이 아닐 수 있다. 왓슨-크릭 염기쌍을 형성하지 않으나 DNA와 결합하는 피분석물의 예는 히스톤과 같이 DNA 결합 단백질이다. 일 구현예에서 피분석물은 비-DNA 및 비-RNA 결합 피분석물이다.Other classes of analyte can be detected by the present invention. The above-mentioned analyte is not DNA or RNA. Likewise, the analyte may not be an analyte that interacts with DNA, such as DNA or RNA binding proteins. An example of an analyte that does not form a Watson-Crick base pair but binds to DNA is a DNA binding protein, such as histone. In one embodiment, the analyte is a non-DNA and non-RNA binding analyte.

일 구현예에서 피분석물은 단백질, 펩타이드, 유기 분자, 항체, 항원, 당, 지질 및 합텐으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 다른 일 구현예에서 피분석물은 단백질 항원, 펩타이드 항원 또는 당 항원이다. 또 다른 일 구현예에서 피분석물은 150-1200 Da, 150-1000 Da, 150-800 Da, 150-600 Da, 150-400 Da, 150-300 Da, 300-1500 Da, 400-1500 Da, 600-1500 Da, 800-1500 Da, 1000-1500 Da, 또는 1200-1500 Da과 같이 150-1500 Da의 분자량 범위를 갖는 유기 분자이다. 특정 일 구현예에서 피분석물은 비타민, 독소, 알레르겐, 화약물, 코카인 같은 약물, 엔로플락신 같은 항생제, 살충제, 호르몬, 화학 오염물, 바이오마커로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 따라서, 상기는 본 발명에 따른 더 확장된 피분석물 목록이다.In one embodiment, the analyte can be selected from the group consisting of proteins, peptides, organic molecules, antibodies, antigens, sugars, lipids and haptens. In another embodiment, the analyte is a protein antigen, a peptide antigen, or a sugar antigen. In another embodiment, the analyte is at least one of 150-1200 Da, 150-1000 Da, 150-800 Da, 150-600 Da, 150-400 Da, 150-300 Da, 300-1500 Da, 400-1500 Da, Is an organic molecule having a molecular weight range of 150-1500 Da, such as 600-1500 Da, 800-1500 Da, 1000-1500 Da, or 1200-1500 Da. In certain embodiments, the analyte may be selected from the group consisting of antibiotics such as vitamins, toxins, allergens, drugs, cocaine, antibiotics such as enolactacin, insecticides, hormones, chemical contaminants, biomarkers. Thus, this is a more extensive list of analytes according to the present invention.

신호 시스템(Signal system ( SignalingSignaling systemsystem ))

본 발명에 따른 검출 시스템은 피분석물이 검출되었을 때 신호 또는 신호 변화를 제공하는 신호 시스템을 포함한다. 신호 시스템은 신호가 신호 시스템의 다른 부분을 포함하는 올리고뉴클레오티드가 혼성화 되었을 때 생성 또는 촉진되는 원리를 기반으로 한다. 예를 들어, 실시예 1에 도시된 바와 같이, 올리고뉴클레오티드 3 및 5의 혼성화가 신호 생성을 야기시키지 않는 반면에, 신호시스템의 두 부분이 근접하게 될 때, 올리고뉴클레오티드 1(A) 및 5(S)의 혼성화는 증가된 신호를 생성한다. 따라서, 일 구현예에서 제2 올리고뉴클레오티드(3)은 제1 그룹(2)을 포함하며, 상기 제1 그룹은 신호 시스템의 제1 부분을 형성하며, 제3 올리고뉴클레오티드(5)는 제2 그룹(6)을 포함하며, 상기 제2 그룹은 신호 시스템의 제2 부분을 형성한다.A detection system according to the present invention includes a signaling system that provides a signal or a signal change when an analyte is detected. A signaling system is based on the principle that a signal is generated or promoted when an oligonucleotide comprising another part of the signaling system is hybridized. For example, as shown in Example 1, when hybridization of oligonucleotides 3 and 5 does not cause signal generation, oligonucleotides 1 (A) and 5 ( S) produces an increased signal. Thus, in one embodiment, the second oligonucleotide (3) comprises a first group (2), said first group forming a first part of the signaling system and a third oligonucleotide (5) (6), the second group forming a second part of the signaling system.

마찬가지로 신호 시스템은 제1 과 제3 올리고뉴클레오티드 간에서 분할될 수 있다. 따라서, 일 구현예에서 제1 올리고뉴클레오티드(1)은 제1 그룹(2)을 포함하며, 상기 제1 그룹은 신호 시스템의 제1 부분을 형성하며, 제3 올리고뉴클레오티드(5)는 제2 그룹(6)을 포함하며, 상기 제2 그룹은 신호 시스템의 제2 부분을 형성한다.Likewise, the signaling system can be partitioned between the first and third oligonucleotides. Thus, in one embodiment, the first oligonucleotide (1) comprises a first group (2), said first group forming a first part of the signaling system and the third oligonucleotide (5) (6), the second group forming a second part of the signaling system.

또한 신호 시스템은 올리고뉴클레오티드 각각의 것을 의미하는, 서로 혼성화된 올리고뉴클레오티드에 따라 다른 신호를 제공하는 제 3 부분을 포함할 수 있다. 따라서, 일 구현예에 있어서,The signaling system may also include a third portion that provides a different signal depending on the hybridized oligonucleotide, which means each of the oligonucleotides. Thus, in one embodiment,

- 제1 올리고뉴클레오티드(1)은 제1 그룹(2)을 포함하고, 상기 제1 그룹은 신호 시스템의 제1 부분을 형성하고;- the first oligonucleotide (1) comprises a first group (2), said first group forming a first part of the signal system;

- 제2 올리고뉴클레오티드(3)은 제3 그룹(10)을 포함하고, 상기 제3 그룹(10)은 신호 시스템의 제3 부분을 형성하며;- the second oligonucleotide (3) comprises a third group (10), said third group (10) forming a third part of the signaling system;

- 제3 올리고뉴클레오티드(5)은 제2 그룹(6)을 포함하고, 상기 제2 그룹은 신호 시스템의 제2 부분을 형성한다.- the third oligonucleotide (5) comprises a second group (6), said second group forming a second part of the signaling system.

이 셋업은 도 4 및 해당 실시예에 도시한다.This setup is shown in FIG. 4 and the corresponding embodiment.

신호 시스템의 다른 유형이 사용될 수 있다. 따라서, 일 구현예에서 제1 그룹(2) 및 제2 그룹(6)에 의해 형성된 신호 시스템은 소광제-형광단(quencher-fluorophore) 신호 시스템, 형광단-소광제(fiuorophore-quencher) 신호 시스템, FRET 신호 시스템, DNA 퍼옥시다제 촉매(DNA peroxidase catalysis) 신호 시스템, 또는 소광제 및 일중항 산소 증감제(quencher and singlet oxygen sensitizer)이다. 신호 시스템은 특히 FRET 또는 소광제 시스템의 경우, 형광 나노입자(fluorescent nanoparticles)를 이용할 수 있다. 실시예 부분은 본 발명에 따라 사용될 수 있는 서로 다른 셋업의 예를 제공한다. 또 다른 구현예에서Other types of signaling systems may be used. Thus, in one embodiment, the signal system formed by the first group 2 and the second group 6 comprises a quencher-fluorophore signal system, a fluorescence-quencher signal system , A FRET signaling system, a DNA peroxidase catalysis signaling system, or a quencher and singlet oxygen sensitizer. Signal systems can use fluorescent nanoparticles, particularly in the case of FRET or quencher systems. The example section provides examples of different setups that may be used in accordance with the present invention. In another embodiment

I. 신호 시스템의 제1 부분을 형성하는 제1 그룹(2)은 소광제이며, 신호 시스템의 제2 부분을 형성하는 제2 그룹(6)은 형광단이고, 또는I. The first group (2) forming the first part of the signaling system is a quencher, the second group (6) forming the second part of the signaling system is a fluorophore, or

Ⅱ. 신호 시스템의 제1 부분을 형성하는 제1 그룹(2)은 형광단이며, 신호 시스템의 제2 부분을 형성하는 제2 그룹(6)은 소광제이고, 또는Ⅱ. The first group 2 forming the first part of the signal system is a fluorescent stage and the second group 6 forming the second part of the signal system is a quencher,

Ⅲ. 신호 시스템의 제1 부분을 형성하는 제1 그룹(2)은 FRET이며, 신호 시스템의 제2 부분을 형성하는 제2 그룹(6)은 FRET 어셉터(acceptor)이고, 또는Ⅲ. The first group 2 forming the first part of the signaling system is a FRET and the second group 6 forming the second part of the signaling system is a FRET acceptor,

Ⅳ. 신호 시스템의 제1 부분을 형성하는 제1 그룹(2)은 FRET 어셉터이며, 신호 시스템의 제2 부분을 형성하는 제2 그룹(6)은 FRET 공여체(donor)이고, 또는IV. The first group 2 forming the first part of the signaling system is a FRET acceptor and the second group 6 forming the second part of the signaling system is a FRET donor,

Ⅴ. 신호 시스템의 제1 부분을 형성하는 제1 그룹(2)는 DNA 퍼옥시다제 신호 시스템의 상반부(first half)이며, 신호 시스템의 제2 부분을 형성하는 제2 그룹(6)은 DNA 퍼옥시다제 신호 시스템의 하반부(second half)이다.Ⅴ. The first group 2 forming the first part of the signal system is the first half of the DNA peroxidase signaling system and the second group 6 forming the second part of the signaling system is the DNA peroxidase The second half of the signaling system.

DNA 퍼옥시다제 신호 시스템을 이용할 때 검출 시스템은 구성요소를 더 포함할 수 있다. 따라서, 다른 일 구현예에서 검출 시스템은 헤민(hemin) 및/또는 ABTS2 - 및/또는 H2O2 및/또는 루미놀(luminol)을 포함한다. 금 나노 입자(AuNP) 또는 양자점 (quantum dots (QD)와 같이, 비색 정량법(Colorimetric methods)은 본 발명에 따른 분석법에 통합되는 것이 가능하다.When using a DNA peroxidase signaling system, the detection system may further comprise components. Thus, in another embodiment, the detection system comprises hemin and / or ABTS 2 - and / or H 2 O 2 and / or luminol. Colorimetric methods, such as gold nanoparticles (AuNP) or quantum dots (QD), can be integrated into the assay according to the present invention.

신호 시스템의 다른 부분은 올리고뉴클레오티드의 다른 지역에 공유 결합될 수 있다. 따라서, 일 구현예에서 신호 시스템의 제1 부분 및/또는 신호 시스템의 제2 부분 및/또는 신호 시스템의 제3 부분은 올리고뉴클레오티드의 분지점 이동 영역(7, 7')의 부분과 공유 결합되어 쌍을 이룬다.Other parts of the signal system can be covalently linked to other regions of the oligonucleotide. Thus, in one embodiment, the first portion of the signaling system and / or the second portion of the signaling system and / or the third portion of the signaling system are covalently coupled to portions of the oligonucleotide's branching point shifting regions 7, 7 ' Paired.

다른 일 구현예에서 신호 시스템의 제1 부분 및/또는 신호 시스템의 제2 부분 및/또는 신호 시스템의 제3 부분은 올리고뉴클레오티드의 토홀드 영역(7, 8)의 부분과 공유 결합되어 쌍을 이룬다.In another embodiment, the first portion of the signal system and / or the second portion of the signal system and / or the third portion of the signal system are covalently coupled to a portion of the tohod region 7, 8 of the oligonucleotide .

당업자는 예를 들어 FRET 쌍이 근접할 때 신호가 생성되거나 증가되는 FRET쌍을 디자인하는 방법에 대하여 주지하다. 마찬가지로 당업자는 형광단-소광제 쌍이 근접할 때 신호가 사라지거나 약해지는 형광단-소광제 쌍을 디자인하는 방법에 대하여 주지하다. 실시예 3 및 해당 도면은 DNA 퍼옥시다제 신호 시스템의 부분을 포함하는 올리고뉴클레오티드 각각이 근접하게 될 때 신호 생성을 촉진하는 DNA 퍼옥시다제 분석법을 디자인할 수 있는 방법을 나타낸다. DNA 퍼옥시다제 신호 시스템의 일 장점은 매우 작은 양의 피분석물을 검출을 가능하게 하는 증폭 반응을 구성하는 것이다. 다른 장점은 적은 변형이 요구되기 때문에, 올리고뉴클레오티드는 더 쉽게 합성될 수 있다. 상기 모든 예에서 신호 시스템의 각 부분을 포함하는 두개의 올리고뉴클레오티드의 혼성화 때문에 다른 쌍이 근접하게 된다. 상기 기술된 바와 같이, 이 분석법은 평형 반응에 기반을 두기 때문에, 따라서, 예를 들어 신호는 공유 결합된 결합 모이어티와 결합 파트너와의 결합 또는 분리에 의하여 혼성화 평형의 변화에 따라 강하거나 약해질 수 있다.Those skilled in the art are aware of how to design a FRET pair in which, for example, a signal is generated or increased when the FRET pair is in close proximity. Similarly, those skilled in the art are aware of how to design a pair of fluorescent end-quenching moieties where the signal disappears or weakens when the fluorescent end-quencher pair is in proximity. Example 3 and the figures show how DNA peroxidase assays can be designed to facilitate signal generation when oligonucleotides each containing a portion of the DNA peroxidase signal system are brought into proximity. One advantage of the DNA peroxidase signaling system is that it constitutes an amplification reaction that allows detection of very small amounts of the analyte. Another advantage is that oligonucleotides can be synthesized more easily because less modification is required. In all of the above examples, the other pairs are brought closer because of the hybridization of the two oligonucleotides comprising each part of the signal system. As described above, since this assay is based on an equilibrium reaction, therefore, for example, the signal may be strong or weak depending on the change in hybridization equilibrium by binding or separation with the covalently bonded moiety and the binding partner .

특정 구현예에서 피분석물이 DNA 또는 RNA와 같이 핵산 분자일 수 있으며, 조건부로 신호 시스템은 DNA 퍼옥시다제 신호 시스템이다. In certain embodiments, the analyte can be a nucleic acid molecule, such as DNA or RNA, and the signaling system is conditionally a DNA peroxidase signaling system.

다른 특정 구현예에서 피분석물은 멜라닌, 및 올리고뉴클레오티드 (1), (3) 및/또는 (5) 중 하나, 두개 또는 세개의 티민 염기와 상호작용 할 수 있는 구조적으로 연관된 화합물일 수 있다. In other specific embodiments, the analyte may be a structurally related compound capable of interacting with melanin, and either one, two, or three thymine bases of oligonucleotides (1), (3) and / or (5).

공유 share 결합된Combined 올리고뉴클레오티드 Oligonucleotide

일부 경우에는 혼성화 평형에 도달하기 전에 이는 시간을 증가시킬 수 있기 때문에, 검출 시스템이 여러 올리고뉴클레오티드로 이루어지는 것은 단점일 수 있다. 본 발명에 따른 올리고뉴클레오티드는 또한 서로 공유 결합할 수 있으며, 이는 검출 시스템은 세개의 각 올리고뉴클레오티드로 제작되는 대신 하나 또는 두개의 개별적인 올리고뉴클레오티드만으로 이루어지는 것을 의미한다. 이 원리를 실험예 12 및 해당 도 17 및 18에 도시된다. 따라서, 일 구현예에서 제1 올리고뉴클레오티드, 제2 올리고뉴클레오티드 및 제3 올리고뉴클레오티드는 공유 결합된다.In some cases, it may be a disadvantage that the detection system consists of multiple oligonucleotides, since this can increase the time before reaching the hybridization equilibrium. Oligonucleotides according to the present invention may also be covalently bonded to each other, meaning that the detection system consists of only one or two individual oligonucleotides instead of three oligonucleotides. This principle is shown in Experimental Example 12 and corresponding Figures 17 and 18. Thus, in one embodiment, the first oligonucleotide, the second oligonucleotide, and the third oligonucleotide are covalently bonded.

따라서, 일 구현예에서 상기 제1 올리고뉴클레오티드(1)는 제2 올리고뉴클레오티드(3)와 공유 결합된다. 다른 구현예에서 제3 올리고뉴클레오티드(5)는 제1 올리고뉴클레오티드(1)와 공유 결합된다. 다른 구현예에서 제2 올리고뉴클레오티드(3)는 제3 올리고뉴클레오티드(5)와 공유 결합된다. 다른 구현예에서 상기 제1 올리고뉴클레오티드(1)는 제2 올리고뉴클레오티드(3)와 공유 결합되고 제2 올리고뉴클레오티드(3)는 제3 올리고뉴클레오티드와 공유 결합된다. 또 다른 구현예에서 제1 올리고뉴클레오티드(1)의 3'-말단은 제2 올리고뉴클레오티드(3)의 5'-말단과 공유 결합된다. 또 다른 구현예에서 제2 올리고뉴클레오티드(3)의 3'-말단은 제3 올리고뉴클레오티드의 5'-말단과 공유 결합된다.Thus, in one embodiment, the first oligonucleotide (1) is covalently bound to the second oligonucleotide (3). In other embodiments, the third oligonucleotide (5) is covalently bound to the first oligonucleotide (1). In another embodiment, the second oligonucleotide (3) is covalently bonded to the third oligonucleotide (5). In another embodiment, the first oligonucleotide (1) is covalently bound to a second oligonucleotide (3) and the second oligonucleotide (3) is covalently bonded to a third oligonucleotide. In another embodiment, the 3'-end of the first oligonucleotide (1) is covalently bonded to the 5'-end of the second oligonucleotide (3). In another embodiment, the 3'-end of the second oligonucleotide (3) is covalently bonded to the 5'-end of the third oligonucleotide.

두개 이상의 올리고뉴클레오티드가 서로 공유 결합될 때, 본 발명에 따른 결합 시스템은 제1, 제2 및 제3 올리고뉴클레오티드를 지속적으로 포함하는 것으로 이해된다.When two or more oligonucleotides are covalently bonded to each other, it is understood that the binding system according to the present invention continuously contains first, second and third oligonucleotides.

특정 실시예에서 피분석물은 DNA 또는 RNA와 같은 핵산 분자일 수 있으며, 조건부로 두개 이상의 올리고뉴클레오티드는 상기 기술된 바와 같이 공유 결합된다.In certain embodiments, the analyte can be a nucleic acid molecule, such as DNA or RNA, and conditionally two or more oligonucleotides are covalently linked as described above.

또 다른 구현예에서 올리고뉴클레오티드는 연결자(linker)에 의해 공유결합된다. 다른 추가적 구현예에서 연결자는 인산디에테르결합 연결(phosphodiester bond linkages), 1- 10, 1-5, 3- 10와 같은 1-20와 같은 뉴클레오티드, 올리고뉴클레오티드, 펩타이드, C1-C20 연결자와 같은 C-연결자, PEG-연결자, 이황화물 연결자 및 황화물 연결자로 이루어진 군에서 선택된다. 당업자는 기타 적합한 연결자를 찾을 수 있다.In another embodiment, the oligonucleotide is covalently linked by a linker. In other further embodiments the linker is selected from the group consisting of phosphodiester bond linkages, nucleotides such as 1-20, such as 1- 10, 1-5, 3- 10, oligonucleotides, peptides, C A linker, a PEG-linker, a disulfide linker, and a sulfide linker. Those skilled in the art will be able to find other suitable connectors.

부분의 Partial 키트Kit

검출 시스템은 부분의 키트 형태로 제공된다. 따라서, 본 발명의 양태는 본 발명에 따른 피분석물 검출 시스템을 포함하는 부분의 키트에 관한 것이다.The detection system is provided in the form of a kit of parts. Accordingly, aspects of the invention relate to a kit of parts comprising an analyte detection system in accordance with the present invention.

다른 양태에서 본 발명은 따른 제1 올리고뉴클레오티드 1, 제2 올리고뉴클레오티드 3, 제3 올리고뉴클레오티드 5를 포함하는 부분의 키트에 관한 것이다.In another aspect the present invention relates to a kit of parts comprising a first oligonucleotide 1, a second oligonucleotide 3, and a third oligonucleotide 5 according to the invention.

키트는 구성 요소를 더 포함할 수 있다. 따라서, 일 구현예에서 키트는 헤민(hemin) 및/또는 ABTS2 - 및/또는 H2O2 및/또는 루미놀(luminol)을 더 포함한다. 이러한 구성 요소는 DNA 퍼옥시다제 분석법을 이용할 때의 키트 부분이다. 앞서 기술한 바와 같이, 키트 내에 결합 모이어티의 결합 파트너를 포함하는 것이 장점일 수 있다. 따라서, 다른 일 구현예에서 키트는 결합 모이어티의 결합 파트너를 포함한다. 또 다른 구현예에서 결합 파트너는 하나 이상의 결합 모이어티와 비-공유적으로 쌍을 이룬다. 또 다른 구현예에서 결합 파트너는 공유 결합된 결합 모이어티를 포함하는 올리고뉴클레오티드보다 키트의 분리된 구획(compartment) 내 이다.The kit may further comprise components. Thus, in one embodiment, the kit further comprises hemin and / or ABTS 2 - and / or H 2 O 2 and / or luminol. These components are the kit parts when using DNA peroxidase assays. As described above, it may be advantageous to include a binding partner of the binding moiety in the kit. Thus, in another embodiment, the kit comprises a binding partner of a binding moiety. In another embodiment, the binding partner is non-covalently paired with one or more binding moieties. In yet another embodiment, the binding partner is in a separate compartment of the kit rather than an oligonucleotide comprising a covalently linked binding moiety.

샘플의 Of the sample 피분석물Analyte 존재 또는 수준 검출을 위한 방법 Method for presence or level detection

본 발명은 또한 샘플 내 피분석물을 검출하기 위한 방법을 제공한다. 따라서 본 발명의 양태는 The present invention also provides a method for detecting an analyte in a sample. An aspect of the present invention, therefore,

a) 흥미있는 피분석물을 포함하거나, 포함하는 것으로 추측되는 샘플을 제공하는 단계;comprising the steps of: a) providing a sample containing or suspected of containing an analyte of interest;

b) 본 발명에 따른 피분석물 검출 시스템을 제공하는 단계;b) providing an analyte detection system in accordance with the present invention;

c) 피분석물 검출 시스템에 샘플을 인큐베이션하는 단계;c) incubating the sample in the analyte detection system;

d) 기준 수준과 피분석물의 검출된 수준을 비교하는 단계; 및d) comparing the reference level with the detected level of the analyte; And

e) 샘플에서 피분석물의 존재 또는 수준을 측정하는 단계;e) measuring the presence or level of the analyte in the sample;

를 포함하는 샘플의 DNA 및 RNA과 다른 피분석물 존재 또는 수준을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다.And to methods for detecting the presence or level of other analytes and DNA and RNA of the sample.

샘플에 피분석물의 존재 여부를 알 수 없을 수 있거나, 샘플이 포함한 것으로 알 수 있는 것으로 이해된다. 첫번째 경우에는 정량이 목표일 수 있으나, 두번째 경우에는 단지 존재를 검출하는 것으로 충분할 수 있다.It is understood that the presence or absence of the analyte in the sample may be unknown, or that the sample is known to be included. In the first case the quantification may be the target, but in the second case it may be sufficient to just detect the presence.

또 다른 구현예에서 DNA 및 RNA와 다른 피분석물은 핵산 분자가 아니다.In another embodiment, DNA and RNA and other analytes are not nucleic acid molecules.

바람직하게는 인큐베이션 단계는 혼성화 평형이 도달될 때까지 지속된다. 따라서, 일 구현예에서 인큐베이션 단계 c)는 평형이 도달될 때까지 지속된다. 그러나, 이 분석법은 또한 실시간으로 확인할 수 있다. 혼성화 평형은 결합 모이어티에 대한 피분석물의 결합에 따라 변화할 수 있다. 따라서, 일 구현예에서 제1 올리고뉴클레오티드(1)와 제3 올리고뉴클레오티드(5) 간의 및 제2 올리고뉴클레오티드(3)와 제3 올리고뉴클레오티드(5)간의 혼성화 평형은 결합 모이어티에 대한 피분석물의 결합에 따라 이동된다.Preferably, the incubation step is continued until the hybridization equilibrium is reached. Thus, in one embodiment, the incubation step c) continues until equilibrium is reached. However, this method can also be verified in real time. The hybridization equilibrium can vary depending on the binding of the analyte to the binding moiety. Thus, in one embodiment, the hybridization equilibrium between the first oligonucleotide (1) and the third oligonucleotide (5) and between the second oligonucleotide (3) and the third oligonucleotide (5) .

결합 모이어티의 결합 파트너가 이 분석법에 포함되는 경우, 혼성화 평형은 다른 방식으로 변경된다. 따라서 다른 구현예에서 제1 올리고뉴클레오티드(1)와 제3 올리고뉴클레오티드(5) 간의 및 제2 올리고뉴클레오티드(3)과 제3 올리고뉴클레오티드(5)간의 혼성화 평형은 결합 모이어티에서 결합 모이어티(4)로 결합 파트너의 분리에 따라 이동된다.If the binding partner of the binding moiety is included in this assay, the hybridization equilibrium is altered in a different way. Thus, in other embodiments, the hybridization equilibrium between the first oligonucleotide (1) and the third oligonucleotide (5) and between the second oligonucleotide (3) and the third oligonucleotide (5) ) According to the separation of the binding partner.

결합 모이어티의 결합 파트너는 시간 당 다른 지점에서 이 분석법에 포함될 수 있다. 다른 구현예에서 샘플이 검출 시스템의 올리고뉴클레오티드와 인큐베이션되기 전에, 결합 모이어티의 결합 파트너는 샘플과 함께 인큐베이션된다. 다른 구현예에서 샘플이 검출 시스템의 올리고뉴클레오티드와 인큐베이션된 후에, 결합 모이어티의 결합 파트너는 샘플과 함께 인큐베이션된다. 다른 구현예에서 결합 모이어티의 결합 파트너는 샘플과 함께 인큐베이션 전에 검출 시스템의 올리고뉴클레오티드와 함께 인큐베이션된다. 결합 친화성에 따라, 상기 용액이 각각 가장 적합할 수 있다. 더 상세한 것은 따라서 도 13을 참조한다.Binding partners of binding moieties can be included in this assay at different points in time. In another embodiment, the binding partner of the binding moiety is incubated with the sample before the sample is incubated with the oligonucleotide of the detection system. In another embodiment, after the sample is incubated with the oligonucleotide of the detection system, the binding partner of the binding moiety is incubated with the sample. In other embodiments, the binding partner of the binding moiety is incubated with the sample prior to incubation with the oligonucleotide of the detection system. Depending on the binding affinity, the solutions may each be most suitable. See Figure 13 for further details.

다른 구현예에서 결합 모이어티로부터 결합 파트너의 분리는 결합 파트너와 피분석물의 결합에 의하여 야기된다.In other embodiments, separation of the binding partner from the binding moiety is caused by binding of the binding partner to the analyte.

인큐베이션 시간은 샘플 타입, 피분석물 및 사용된 정확한 올리고뉴클레오티드에 따라, 분석법마다 다양할 수 있다. 따라서, 일 구현예에서 인큐베이션 단계 c)는 1분-12시간, 1분-6시간, 1분-2시간, 1-60분, 1-30분, 1-15분, 1-5분 5-60분, 10-60분, 15-60분, 30-60분, 1-6시간, 2-6시간, 4-6시간과 같이 1분-24시간 동안 이루어진다.The incubation time may vary from assay to assay depending on the sample type, the analyte and the exact oligonucleotide used. Thus, in one embodiment, the incubation step c) is performed at a temperature of between 1 minute and 12 hours, 1 minute -6 hours, 1 minute -2 hours, 1-60 minutes, 1-30 minutes, 1-15 minutes, 1-5 minutes 5- 60 minutes, 10-60 minutes, 15-60 minutes, 30-60 minutes, 1-6 hours, 2-6 hours, 4-6 hours.

본 분석법의 장점은 온도는 분석 동안에 변경될 필요가 없다는 것이다. 따라서, 다른 구현예에서 방법은 등온(isothermal) 조건하에 수행된다. 이는 이 분석법은 가열 챔버 또는 가열 플레이트만을 이용하여 수행된다는 것을 의미한다. 마찬가지로 본 분석법은 실온으로 현장에서 수행할 수 있다. 본 분석법은 필요 장비를 이용하여 차후 분석될 수 있다. DNA 퍼옥시다제 신호 시스템이 이용되는 경우에, 그 결과는 육안검사로 결정될 수 있다. 또 다른 구현예에서 방법은 10-50℃, 20-50℃, 25-50℃, 30-50℃, 35-50℃, 40-50℃, 4-40℃, 4-35℃, 4-30℃, 4-25℃, 또는 4-20℃과 같이 4-50℃ 범위의 온도로 수행한다. 또 다른 구현예에서 이 방법은 등온 조건하에 수행한다.The advantage of this method is that the temperature need not change during the analysis. Thus, in other embodiments, the method is performed under isothermal conditions. This means that this method is performed using only a heating chamber or a heating plate. Likewise, this assay can be carried out in situ at room temperature. This method can be analyzed later using the necessary equipment. If a DNA peroxidase signaling system is used, the results can be determined by visual inspection. In another embodiment, the process is performed at a temperature of 10-50 ° C, 20-50 ° C, 25-50 ° C, 30-50 ° C, 35-50 ° C, 40-50 ° C, 4-40 ° C, 4-35 ° C, 4-30 Deg.] C, 4-25 [deg.] C, or 4-20 [deg.] C. In another embodiment, the method is performed under isothermal conditions.

샘플Sample

샘플은 다양한 근원 유래일 수 있다. 일 구현예에서 샘플은 물 샘플과 같이 환경에서부터 얻어진 샘플이다. 다른 구현예에서 샘플은 생물학적 샘플이다. 다른 구현예에서 샘플은 식품, 또는 플라스틱이다. 플라스틱은 독성이 될 수 있는 연화제의 존재에 대하여 시험될 수 있다. Samples can be from a variety of sources. In one embodiment, the sample is a sample obtained from an environment, such as a water sample. In another embodiment, the sample is a biological sample. In another embodiment, the sample is food, or plastic. Plastics can be tested for the presence of softeners that can be toxic.

다른 구현예에서 생물학적 샘플은 인간과 같은 포유동물로부터 얻어졌다. 다른 구현예에서 생물학적 샘플은 혈청 또는 혈장과 같은 혈액 샘플, 소변 샘플, 대변 샘플, 생검 샘플 또는 타액 샘플이다. 이 분석법에 대한 최적의 조건을 제공하기 위하여 샘플은 본 발명에 따른 분석법에 이용하기 전에 정제 또는 실질적으로 정제될 수 있다. 따라서, 또 다른 구현예에서 샘플은 정제된 샘플이다. 정제된 샘플의 장점은 반응 조건이 훨씬 쉽게 조절된다는 것이다.In another embodiment, the biological sample is obtained from a mammal such as a human. In other embodiments, the biological sample is a blood sample, such as serum or plasma, a urine sample, a feces sample, a biopsy sample, or a saliva sample. To provide optimal conditions for this assay, the sample may be purified or substantially purified prior to use in the assay according to the invention. Thus, in another embodiment, the sample is a purified sample. The advantage of the purified sample is that the reaction conditions are much easier to control.

본 분석법은 다양한 방법에 의해 판독될 수 있다. 따라서, 일 구현예에서 피분석물의 존재 또는 수준은 육안검사, 흡광도, 분광법, 흡광 분광법, 형광 분광법, 전기 화학, QCM, SPR, 또는 현미경에 의하여 결정될 수 있다.This assay can be read by a variety of methods. Thus, in one embodiment, the presence or level of the analyte can be determined by visual inspection, absorbance, spectroscopy, spectroscopy, fluorescence spectroscopy, electrochemistry, QCM, SPR, or microscopy.

수준 또는 존재를 결정할 수 있도록, 샘플은 표준 수준과 비교할 필요가 있을 수 있다. 따라서, 또 다른 구현예에서 표준 수준은 미리 결정된 값, 표준 곡선 또는 음성 대조군이다. 표준 수준은 진단 검사와 같은 경우 종종 사용되는 ROC 곡선의 이용과 같이 다양한 표준에 기반을 두어 설정될 수 있다.To be able to determine the level or presence, the sample may need to be compared to the standard level. Thus, in another embodiment, the standard level is a predetermined value, a standard curve, or a negative control. Standard levels can be set based on various standards, such as the use of ROC curves often used in diagnostic tests.

진단 검사의 정확도는 수용자 작용 특징 곡선(Receiver Operating Characteristic curve ("ROC curve"))에 의해 특징될 수 있다. ROC는 진단 검사의 다른 가능한 컷오프 포인트(cutoff points)에 대하여 위양성률(false positive rate)에 반대되는 진양성률(true positive rate)의 플롯이다. ROC 곡선은 민감도와 특이도 간의 관계를 나타낸다. 이것은, 민감도의 증가는 특이도의 감소와 동반될 수 있는 것이다. 곡선이 왼쪽 축에 따르고, ROC 공간의 상단 가장자리와 더 근접할수록 검사는 정교하다. 역으로, 곡선이 ROC 그래프의 45-도 대각선과 더 근접할수록 검사는 덜 정교하다. ROC 밑 면적은 검사 정확도를 나타낸다. 검사 정확도는 문제의 질병이 존재하고 비존재하는지에 대하여 검사될 그룹을 어떻게 잘 분리하는가에 따른다. 면적 0.5가 덜 유용한 검사임을 나타내는 반면, 1의 곡선 밑 면적(area under the curve)("AUC"라 함)은 완벽한 검사임을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 바이오마커 및 진단 방법은 AUC가 0.50보다 더 크며, 보다 바람직한 검사는 0.60보다 더 큰 AUC를 가지며, 보다 바람직한 검사는 0.70보다 더 큰 AUC를 갖는다.The accuracy of the diagnostic test can be characterized by the Receiver Operating Characteristic curve ("ROC curve"). ROC is a plot of the true positive rate against the false positive rate for the other possible cutoff points of the diagnostic test. The ROC curve represents the relationship between sensitivity and specificity. This is because an increase in sensitivity can be accompanied by a decrease in specificity. The closer the curve is to the left axis and closer to the top edge of the ROC space, the more elaborate the test is. Conversely, the closer the curve is to the 45-degree diagonal of the ROC graph, the less elaborate the test. The area under the ROC represents the inspection accuracy. The accuracy of the test depends on how well the group to be examined is distinguished as to whether the disease in question exists and is non-existent. An area under the curve (referred to as "AUC") is a perfect test, while an area of 0.5 indicates a less useful test. Thus, the biomarkers and diagnostic methods of the present invention have an AUC greater than 0.50, a more preferred assay has an AUC greater than 0.60, and a more preferred assay has an AUC greater than 0.70.

검사의 효용의 다른 유용한 측정은 양성 예측도 및 음성 예측도이다. 양성 예측도는, 양성으로 판명한 사람에서 실제로 양성인 비율이다. 음성 예측도는 음성으로 판명한 사람에서 실제로 음성인 비율이다. 따라서, 당업자는 특이적으로 요구되는 표준(criteria)을 바탕으로 표준 수준을 측정 가능할 수 있다.Other useful measures of the utility of testing are positive predictive and negative predictive. The positive predictive value is a positive rate in a person determined to be positive. The negative predictive value is the ratio of the actual voice to the person who has been confirmed as the negative. Thus, a person skilled in the art can measure the standard level based on specially required criteria.

본 발명의 일실시예에 따른 문맥에서 기재된 구현예 및 도면은 또한 본 발명의 다른 구현예에 적용할 수 있음을 유의해야 한다. 참고 번호는 도면을 참고하여 본 발명을 예시하기 위해 명세서 및 청구항을 나타내는 용도로서 사용되었음을 유의하며, 이는 오직 예시를 위한 것이며, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되서는 안된다.It should be noted that the implementations and drawings described in the context of an embodiment of the present invention are also applicable to other embodiments of the present invention. It should be noted that reference numerals have been used for illustrating the specification and claims to illustrate the invention with reference to the drawings, which are for illustration purposes only and are not to be construed as limiting the invention.

본 출원에 인용된 모든 특허 및 비 특허 참조는 본 명세서에 그 전체가 참조로서 인용된다.All patents and non-patent references cited in this application are hereby incorporated by reference in their entirety.

본 발명은 이제 하기의 비-제한적인 실시예에서 더욱 상세히 기술된다.The present invention will now be described in more detail in the following non-limiting examples.

실시예Example 1 One

단백질 검출 : 스트렙타아비딘(Streptavidin, STV)Protein detection: Streptavidin (STV)

재료material

세개의 DNA 가닥을 본 실험에 사용하였으며, 각각 A, B 및 S로 명명한다. B가 내부 비오틴 변형을 갖는 반면, A 및 S는 알렉사 형광단(Alexa fluorophore) 표지에 대한 손잡이(handle)로써 사용되는 내부 아민 변형을 갖는다. 서열은 하기에 제시한다(밑줄은 토홀드 영역을 나타낸다):Three DNA strands were used in this experiment, designated as A, B, and S, respectively. While B has an internal biotin modification, A and S have an internal amine modification that is used as a handle for an Alexa fluorophore label. The sequence is given below (underlined indicates the to-hold region):

Figure pct00003
Figure pct00003

모든 올리고뉴클레오티드는 덴마크의 DNA Technology A/S에서 구입하였다. RP-HPLC 정제는 직접 합성 후 회사에서 수행하였다.All oligonucleotides were purchased from DNA Technology A / S of Denmark. RP-HPLC purification was carried out in-house after direct synthesis.

Alexa Fluor® 647 숙신이미딜 에스터(Succinimidyl Ester) 및 Alexa Fluor® 5 숙신이미딜 에스터는 Invitrogen에서 구입하였다.Alexa Fluor 647 Succinimidyl Ester and Alexa Fluor 5 succinimidyl ester were purchased from Invitrogen.

스트렙타아비딘을 포함하는 모든 기타 시약은, Sigma-Aldrich에서 구입하였다. All other reagents, including streptavidin, were purchased from Sigma-Aldrich.

도 3은 어떻게 올리고뉴클레오티드가 서로 혼성화할 수 있는지에 대하여 도시한다.Figure 3 shows how oligonucleotides can hybridize to one another.

방법Way

형광단Fluorophore 접합 join

약간의 변형을 포함하여, 표지 과정은 Invitrogen에서 제공하는 프로토콜을 참조한다. 더 특이적으로, 아민-변형된 DNA(16 ㎕, 100 ㎛)는 인산 완충액(10 ㎕, 0.4 M, pH 8.5)과 혼합하였으며, 그 다음 DMSO에 용해된 활성화된 염료-에스터(100 Mg, ~80 nmol) 중 하나를 첨가하였다. 이 혼합물에서, DNA 최종 농도는 약 40 μΜ이고, 에스터 및 아민의 몰비는 50 : 1 이다. 28℃에 밤새 인큐베이션한 뒤, 혼합물을 에탄올 침전 처리한 후, Agilent 1200 Series상에서 역상(reverse-phase) HPLC 정제(5-40% MeCN의 0.1 M TEAA에 15분 이상)하였다. 260 nm에서 최대 흡수의 피크에 해당하는 샘플을 수득하고, 냉동-건조하고, 200 ㎕ H20에서 재-용해하였다. 사용 전 최종 농도는 NanoDrop 1000 분광광도계로 결정하였다.Including some variations, the labeling procedure refers to the protocol provided by Invitrogen. More specifically, amine-modified DNA (16 μl, 100 μl) was mixed with phosphate buffer (10 μl, 0.4 M, pH 8.5) and then activated dye-ester (100 Mg, 80 nmol) was added. In this mixture, the final DNA concentration is about 40 μM, and the molar ratio of ester to amine is 50: 1. After overnight incubation at 28 ° C, the mixture was ethanol precipitated and then subjected to reverse-phase HPLC purification (5-40% MeCN in 0.1 M TEAA over 15 min) on an Agilent 1200 Series. At 260 nm to give the sample corresponding to the maximum absorption peak and freeze-dried, again in 200 ㎕ H 2 0 - dissolved. The final concentration before use was determined with a NanoDrop 1000 spectrophotometer.

분석법의 구조 및 이의 STV 검출 기능Structure of analytical method and its STV detection function

일반적인 분석법에서, 1 : 1 : 1 의 정확한 화학량론적 비(stoichiometric ratio)의 가닥 A, B 및 S와 타겟 단백질로서 STV를, 1x[TAE-Mg2 +] 완충액 (40 mM Tris-HAc (pH 8), ImM EDTA, 12.5 mM Mg(Ac)2)에 혼합하였다. 일반적 최종 농도는 각 DNA 구성 요소의 경우 20 nM, STV의 경우 250 nM이었다. 과량의 STV는 1차 결합을 확실하게 하기 위하여 사용하였으나, 이는 실질적인 감지를 위해서는 필요하지 않다. 키네틱 데이터(kinetics data)가 시스템이 거의 평형에 도달하기 위하여 3시간으로 충분하다고 나타냈으나(데이터 미제시), 편의상 혼합물을 측정 전에 밤새도록 실내 온도(room temperature, RT)에서 인큐베이터하였다.In a typical assay, 1: 1: 1 exact stoichiometric ratio strand of (stoichiometric ratio) of A, B and STV as S and the target protein, 1x [TAE-Mg 2 + ] buffer (40 mM Tris-HAc (pH 8 ), ImM EDTA, 12.5 mM Mg (Ac) 2 ). Typical final concentrations were 20 nM for each DNA component and 250 nM for STV. Excessive STV was used to ensure primary coupling, but this is not necessary for practical detection. Kinetic data indicated that the system was sufficient for 3 hours to reach equilibrium (data not shown), but for convenience, the mixture was incubated overnight at room temperature (RT).

분광형광계에Spectral type optical system 의한  by FRETFRET 측정 Measure

l x [TAE-Mg2 +]로 두 번 세척된 석영 큐벳(quartz cuvette)에 다른 샘플 간에 70 ㎕의 분석 혼합물을 피펫팅하였다. 형광 측정은 스캐닝 분광형광계(Fluoro-Max-3, HORIBA Jobin Yvon Inc.)로 하였다. Alexa555에 대한 여기(Excitation)는 530 nm에서 수행하였다. FRET 효율성은 E = IA/(IA+ ID)로 계산하였으며, 여기서, IA는 어셉터 피크 형광 강도(Alexa647에 대하여 667 nm)이고, ID는 공여 피크(donor peak) 형광 강도(Alexa555에 대하여 566 nm)이다.lx of the mixture between 70 ㎕ analyze different samples were pipetted in [TAE-Mg 2 +] The quartz cuvette (quartz cuvette) and washed with two times. Fluorescence measurements were made using a scanning spectrophotometer (Fluoro-Max-3, HORIBA Jobin Yvon Inc.). Excitation for Alexa555 was performed at 530 nm. The FRET efficiency was calculated as E = I A / (I A + I D ), where I A is the acceptor peak fluorescence intensity (667 nm for Alexa 647), I D is the donor peak fluorescence intensity 566 nm for Alexa555).

겔 실험 및 타이푼 스캐닝Gel experiment and Typhoon scanning

벌크(bulk) FRET 측정을 위하여 사용한 각 15 μl의 샘플을 3 ㎕의 6x Gel Loading Dye (NEB)와 혼합한 뒤, 6% 비-변성 폴리아크릴아미드 겔 전기영동(polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) 겔(아크릴아미드/비스아크릴아미드(acrylamide/bisacrylamide); 19 : 1)의 웰에 로딩시킨 후 냉장고(70 V, 1.5 h)에서 용출시켰다. l x TBE-Mg2 + ([Mg2 +] = 12.5 mM)는 겔 자체 및 러닝 완충액(running buffer) 모두를 제조할 때 사용하였다.Each 15 μl sample used for the bulk FRET measurement was mixed with 3 μl of 6 × Gel Loading Dye (NEB) and subjected to 6% non-denaturing polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) gel acrylamide / bis acrylamide (acrylamide / bisacrylamide); 19: . after loading the wells of 1) was eluted from the refrigerator (70 V, 1.5 h) lx TBE-Mg 2 + ([Mg 2 +] = 12.5 mM) Was used to prepare both the gel itself and running buffer (running buffer).

전기영동 후, 염색하지 않고, 형광 모드에서 Typhoon 9400(Amersham Biosciences)을 이용하여 겔을 스캔하였다. 적색 레이저(633 nm) 및 670 nm 대역-통과(band-pass) 필터(655 nm와 685 nm간의 광을 투과하고 670 nm에 투과 피크의 중심을 가짐)는 Alexa647 염료의 여기(excitation) 및 방출(emission) 각각을 위한 조합으로서 선택하였다. 200 Mm 픽셀 사이즈를 이용 시, 8.3 x 7.3 cm 미니-겔에 대한 일반적인 스캐닝 시간은 3분이었다. 이후, 상기 겔을 ImageQuant TL 7.0 (GE Healthcare)로 분석하였다. 레인 생성 및 밴드 검출은 수동으로 수행하였다. After electrophoresis, the gel was scanned using Typhoon 9400 (Amersham Biosciences) in the fluorescence mode, without staining. A red laser (633 nm) and a 670 nm band-pass filter (transmitting light between 655 nm and 685 nm and centered on the transmission peak at 670 nm) excites and emits the Alexa647 dye emission were selected as the combination for each. With a 200 Mm pixel size, the typical scanning time for an 8.3 x 7.3 cm mini-gel was 3 minutes. The gel was then analyzed with ImageQuant TL 7.0 (GE Healthcare). Lane generation and band detection were performed manually.

결과result

STV 없을 때, 세가닥 DNA 간의 혼성화 현상은 평형으로 도달할 수 있으며, A가 단지 3nt 토홀드일 때, B는 S와 결합하는 4nt 토홀드를 갖기 때문에, AS 듀플렉스(duplex)보다 더 BS 듀플렉스 되어야 한다. 비오틴-STV 상호작용을 통한 B와 결합할 수 있는 STV가 있을 때, 오직 B가 S와 혼성화하기 위하여 A를 치환할 수 있는 것을 통하여 STV의 벌키성(bulkiness)이 민감한 분지점 이동 과정을 방해할 수 있기 때문에 원래의 평형(original equilibrium)은 이동될 수 있으며, 따라서, 이는 샘플 내에서 BS 듀플렉스가 더 적으며 AS 듀플렉스가 더 많아야 한다.When STV is absent, hybridization between the three strands of DNA can reach equilibrium, and when A is only 3 nt to hold, B has to be BS duplex more than AS duplex do. When there is an STV capable of binding to B through the biotin-STV interaction, only the bulkiness of the STV through the ability of B to substitute A to hybridize with S will interfere with the sensitive branch migration process The original equilibrium can be shifted, so that it should have less BS duplex and more AS duplex in the sample.

용액 내 AS 듀플렉스의 집단을 나타내는 FRET 신호를 제공하기 위하여, FRET(Forster resonance energy transfer) 쌍을 형성하는 두 개의 형광단을 A 및 S각각에 위치시켰다(도 3 참조). 거의 두배의 표준화된 FRET 효율성은 STV를 첨가한 후 나타났으며(도 4a), 이의 넓게 발산된 대표적 미가공 형광 데이터 역시 나타났다(도 4b). 또한, 적정 곡선을 작성하고 도 4c에 나타내며, 이는 서브-나노몰(sub-nanomole)의 정량 검출 및 민감도 가능성을 나타낸다. 더 많은 근거는 용액 내 각 구성요소를 개별적으로 관찰할 수 있는 비-변성된 PAGE 겔에서 확인된다(도 4d). 선택된 여기 및 방출 파장은 밴드 강도가 오직 A의 양을 반영하는 것을 확인하는 것으로 주목할만 하다. 상기 결과는 훨씬 적은 단일-가닥 A(ssA)은 남겨지고, 그 동안에 더 많은 AS 듀플렉스가 STV(도 4d, 한개-비오틴)의 존재 시에는 형성된다는 예상을 완전하게 확인한다.To provide a FRET signal representative of a population of AS duplexes in solution, two fluorophore pairs forming a FRET (Forster resonance energy transfer) pair were placed in each of A and S (see FIG. 3). Approximately twice the normalized FRET efficiency appeared after addition of STV (Fig. 4a), and its widely diffused representative unfractionated fluorescence data also appeared (Fig. 4b). In addition, titration curves are generated and shown in Figure 4c, which shows quantitative detection and sensitivity possibilities of sub-nanomoles. More rationale is identified in non-denatured PAGE gels where each component in solution can be observed individually (Figure 4d). It is noteworthy that the selected excitation and emission wavelength confirms that the band intensity reflects only the amount of A. The results fully confirm the expectation that much less single-strand A (ssA) is left, while more AS duplexes are formed in the presence of STV (Fig. 4d, one-biotin).

본 실시예에서, 또한 두 개의 비오틴은 하나의 B가닥에 적용된다. 이는 STV가 4가(tetravalent) 결합 능력을 가지며, 비오티닐화된(biotinylated) B는 두개-부위 상호작용(도 4d 삽입)에 의한 STV를 말고(curl up) 감쌀(wrap) 수 있다는 사실을 이용한 것이다. 이러한 방법으로, 토홀드는 기능을 전혀 할 수 없고 따라서, 심지어 더 적은 BS 및 더 많은 AS이 예상된다. 실제로, 변경은 STV을 첨가한 후 한개-비오틴 시스템보다 더 인상적이다(도 4c, 두 개-비오틴).In this embodiment, also two biotin is applied to one B strand. This is due to the fact that STV has tetravalent binding capacity and biotinylated B can wrap curv up STV by cross-site interaction (Fig. 4d insertion) will be. In this way, the tohod can not function at all and therefore even fewer BSs and more ASs are expected. In fact, the changes are more impressive after the addition of STV than the one-biotin system (Fig. 4c, two-biotin).

코멘트comment

상기 결과에 더하여, 다음이 관찰되었다(데이터 미기재):In addition to the above results, the following were observed (data not shown):

1. 형광단-소광제 쌍은 FRET 대신에 대체 리포터 시스템으로서 시도되었다. 이는 또한 적합한 결과를 제공하였다.1. Fluorescent end-quencher pair was attempted as an alternative reporter system instead of FRET. This also provided suitable results.

2. 두개의 음성 대조군이 검사 되었다: STV는 비오틴 없이 시스템에 첨가되었고, 다른 단백질(트롬빈 또는 다른 항체)는 비오티닐화된 시스템에 첨가되었다. 어느쪽도 유의적인 FRET 변화를 나타내지 않는다.2. Two negative controls were examined: STV was added to the system without biotin, and another protein (thrombin or other antibody) was added to the biotinylated system. Neither shows a significant FRET change.

3. 이러한 감지 방법의 민감도는 FRET 수준을 측정하기 위하여 사용된 도구의 민감도에 의존한다. 이제까지 수행된 본 발명에서, 1 nM DNA를 최종 농도로한 분석법을 사용함으로써, 표적 단백질로서 1 nM 보다 더 낮은 STV를 성공적으로 검출하였다.3. The sensitivity of this sensing method depends on the sensitivity of the instrument used to measure FRET levels. In the present invention carried out so far, STVs lower than 1 nM have been successfully detected as target proteins by using assays with a final concentration of 1 nM DNA.

결론conclusion

본 발명자는 세가지 DNA 가닥의 평형을 기반으로 하는 분석법이 소분자 뿐만 아니라, 특정 타겟 단백질 검출에 높은 잠재력을 가진다는 것을 나타내기 위하여 모델 시스템으로서 성공적으로 비오틴-STV 상호작용을 이용하였다. 벌크(bulk) FRET 데이터 및 타이푼-스캐닝 겔 실험 모두 본 디자인을 입증하였으며, 신호는 STV를 첨가한 후 두 배(또는 본 디자인에 따라 절반)가 될 수 있다.The inventors have successfully used biotin-STV interactions as a model system to indicate that the equilibrium-based assays based on the three DNA strands have high potential for the detection of specific target proteins as well as small molecules. Both bulk FRET data and typing-scanning gel experiments proved this design and the signal can be doubled (or half as much as this design) after adding STV.

실시예Example 2: 2:

소분자 검출:비오틴Small molecule detection: Biotin

실시예 1에 기술된 시스템의 억제 전략(도 5; 전략 2)를 적용하여, 비오틴은 검출될 수 있다. 본 실시예에서는, 타겟으로서 검출될 비오틴을 먼저 미리 결정된 양의 STV와 혼합하고, 그 다음 전체 혼합물을 표준 분석법에 첨가하였다. 유리-비오틴(free biotin)의 존재 시, STV의 모든 활성 결합 부위가 점령될 수 있으며, 따라서 이는 DNA 평형에 영향을 미칠 수 없다. 이 신호-오프 검출 방법은 14nM의 DNA, 20nM의 STV 및 비오틴의 농도 구배를 이용하여 검사하였다. 적정 곡선 도 4e에 나타내었다. 비오틴과 STV간의 몰비는 STV의 4가 특성과 일치한다.By applying the suppression strategy of the system described in Example 1 (FIG. 5; strategy 2), biotin can be detected. In this example, the biotin to be detected as the target was first mixed with a predetermined amount of STV, and then the entire mixture was added to the standard assay. In the presence of free biotin, all active binding sites of STV can be occupied, and thus can not affect DNA equilibrium. This signal-off detection method was tested using a concentration gradient of 14 nM DNA, 20 nM STV and biotin. The titration curve is also shown in Figure 4e. The molar ratio between biotin and STV is in agreement with the quaternary nature of STV.

방법Way

14 nM DNA를 이용하여 스트렙타아비딘 첨가를 이용하기 전에, 실시예 1의 분석법과 동일한 분석법 셋업을 이용하였다. 다양한 농도의 비오틴을 먼저 스트렙타아비딘(20 nM)과 미리 혼합하였다. 3시간 동안 실온에 인큐베이션한 후, 혼합물을 일반 분석법에 첨가하였고, 암 조건에서 밤새 실온으로 인큐베이션하였다.Prior to using streptavidin addition with 14 nM DNA, the same assay setup as in Example 1 was used. Various concentrations of biotin were first premixed with streptavidin (20 nM). After incubation for 3 hours at room temperature, the mixture was added to the general assay and incubated overnight at room temperature under dark conditions.

결론conclusion

타겟 분자로서 비오틴의 존재 시, STV는 이전과 같이 평형에 대한 동일한 효과를 나타낸다. 샘플이 비오틴을 포함하는 경우, 이러한 유리 비오틴은 STV의 결합 부위를 차단하여 STV가 분석법에서 가능할 수 없도록 한다. 이 신호-오프 검출 방법은 비오틴을 검출하기 위한 매끄러운 검량선을 제공하고, 이 결과는 4가 STV를 반영한다(도 4e).In the presence of biotin as a target molecule, STV exhibits the same effect on equilibrium as before. If the sample contains biotin, this free biotin blocks the binding site of STV so that STV can not be possible in the assay. This signal-off detection method provides a smooth calibration curve for detecting biotin, and this result reflects a quadruple STV (Fig. 4E).

실시예Example 3 3

비오틴 검출 분석법의 특이성Specificity of biotin detection assay

어떠한 표지된 결합 모이어티가 없이, 대조 시스템은 두 FRET 쌍과 함께 세가지 DNA 가닥을 포함할 수 있다. 이 시스템으로 스트렙타아비딘, IgG, 트롬빈 또는 ATP의 어떠한 첨가는, 검출 가능한 신호의 변화를 야기시키지 않고(도 6a), 디자인을 입증하는 것일 뿐만 아니라, 이는 평형을 이동시키는 결합 현상이고, 이 시스템의 좋은 특이성의 증거로서 제공한다.Without any labeled binding moiety, the control system can contain three DNA strands with two FRET pairs. Any addition of streptavidin, IgG, thrombin, or ATP to this system does not cause a change in the detectable signal (Fig. 6A), not only to prove the design, As evidence of good specificity.

특이성은 또한 실시예 1에 기술된 비오틴 시스템 내로 다양한 표적을 첨가함으로 검사하였으며, 비특이적인 검출 효과를 나타내는 것은 이들 중 없다(도 6b). 이 분석법은 따라서 리간드 없이 대조 시스템으로 STV 첨가함으로써 입증하였으며, FRET 신호 변화가 관찰되지 않았다. The specificity was also checked by adding various targets into the biotin system described in Example 1, none of which exhibited a nonspecific detection effect (Fig. 6B). This assay was therefore validated by the addition of STV as a control system without ligand, and no FRET signal changes were observed.

실시예Example 4  4

완충액 중 항-디곡시게닌(Anti-digoxigenin (aD)) 검출Detection of anti-digoxigenin (aD) in buffer

재료material

세개의 DNA 가닥을 본 실험에 사용하였으며, 각 A, B 및 S로 명명한다. B가 내부 디곡시게닌 변형을 갖는 반면, A 및 S는 알렉사 형광단(Alexa fluorophore) 표지에 대한 손잡이(handle)로써 사용되는 내부 아민 변형을 갖는다. 서열은 하기에 제시한다(밑줄은 토홀드 영역을 나타낸다):Three DNA strands were used in this experiment, designated as A, B, and S, respectively. While B has an internal digoxigenin modification, A and S have an internal amine modification that is used as a handle for an Alexa fluorophore label. The sequence is given below (underlined indicates the to-hold region):

Figure pct00004
Figure pct00004

A, B 및 S의 모든 올리고뉴클레오티드는 Bioautomation의 MerMade-12 올리고뉴클레오티드 합성기(MerMade-12 oligonucleotide synthesizer)로 내부(in-house)에서 합성하였다. 합성에 이어 DNA 가닥을 TOP-카트리지로 정제하고 에탄올 침전하였다. All oligonucleotides of A, B, and S were synthesized in-house with a MerAmade-12 oligonucleotide synthesizer from Bioautomation. Following synthesis, the DNA strand was purified with TOP-cartridge and ethanol precipitated.

Alexa Fluor® 647 숙신이미딜 에스터(Succinimidyl Ester) 및 Alexa Fluor® 555 숙신이미딜 에스터는 Invitrogen에서 구입하였다. Alexa Fluor 647 Succinimidyl Ester and Alexa Fluor 555 succinimidyl ester were purchased from Invitrogen.

5-아미노알릴-dU 포스포라미디트(5-Aminoallyl-dU phosphoramidite)는 Berry & Associates에서 구입하였다.5-Aminoallyl-dU phosphoramidite was purchased from Berry & Associates.

항-디곡시게닌은 Roche에서 구입하였다.Anti-digoxigenin was purchased from Roche.

모든 기타 시약은 Sigma-Aldrich에서 구입하였다.All other reagents were purchased from Sigma-Aldrich.

도 8A는 어떻게 올리고뉴클레오티드가 서로 혼성화할 수 있는지를 도시한다.Figure 8A shows how oligonucleotides can hybridize to one another.

방법Way

형광단Fluorophore 접합( join( FluorophoreFluorophore conjugationconjugation ))

실시예 1과 동일하다.The same as in Example 1.

디곡시게닌Digoxigenin 접합( join( DigoxigeninDigoxigenin conjugationconjugation ) )

아민-변형된 DNA(100 ㎕, 50 μΜ)을 DMF (100 ㎕, 150 nmol) 중 활성화된 디곡시게닌 에스터(DIG-NHS)에 첨가하고, 여기에 트리에틸아민(triethylamine)(2 ㎕)을 첨가하였다. 이 혼합물에서 DNA의 최종 농도는 25 μΜ이고, 에스터 및 아민의 몰비는 30 : 1이다. 25℃에서 1시간 동안 인큐베이션한 후, 혼합물을 에탄올 침전 처리한 후, Agilent 1200 Series상에서 역상 HPLC 정제(5-40% MeCN in 0.1 M TEAA 15분 이상)하였다. 260 nm에서 최대 흡수의 피크에 해당하는 샘플을 수득하고, 냉동-건조하고, 200 ㎕ H20에서 재-용해하였다. 사용 전에 최종 농도는 NanoDrop 1000 분광광도계로 결정하였다.Amine-modified DNA (100 μL, 50 μM) was added to activated digoxigenin ester (DIG-NHS) in DMF (100 μl, 150 nmol) and triethylamine (2 μl) . The final concentration of DNA in this mixture is 25 [mu] M, and the molar ratio of ester to amine is 30: 1. After incubation at 25 ° C for 1 hour, the mixture was ethanol precipitated and then subjected to reverse phase HPLC purification (5-40% MeCN in 0.1 M TEAA over 15 minutes) on an Agilent 1200 Series. At 260 nm to give the sample corresponding to the maximum absorption peak and freeze-dried, again in 200 ㎕ H 2 0 - dissolved. The final concentration before use was determined with a NanoDrop 1000 spectrophotometer.

분석법의 구조 및 이의 Structure and objection of analytical methods aDaD 검출 기능 Detection function

실시예 1과 동일하며, 표적 단백질로서 STV 대신 aD, 및 2배 과량만의 항-디곡시게닌(20 nM 의 각각 DNA 구성요소 및 40 nM의 aD)이다.Identical to Example 1, with aD instead of STV as the target protein and anti-digoxigenin with 2-fold excess (20 nM of each DNA component and 40 nM of aD).

분광형광계에Spectral type optical system 의한  by FRETFRET 측정 Measure

샘플의 제조 및 FRET 측정은 실시예 1과 동일하다.The preparation of the sample and the FRET measurement are the same as in Example 1.

겔 실험 및 타이푼 스캐닝Gel experiment and Typhoon scanning

실시예 1과 동일하다.The same as in Example 1.

결과result

얻어진 결과를 도 7에 나타낸다. aD 존재하에 AS의 30%의 집단 증가를 반영하는 FRET 수치가 관찰된다. 다양한 농도의 aD 적정(titration)은 도 8D에 나타낸다. 전기영동에 의한 aD의 상보적 검출 방법은 도 8E에 나타낸다.The obtained results are shown in Fig. FRET levels are observed that reflect a 30% increase in AS in the presence of aD. The aD titration at various concentrations is shown in Figure 8D. A complementary detection method of aD by electrophoresis is shown in Fig. 8E.

실시예Example 5 5

인간 혈장에서 항-디곡시게닌의 검출Detection of anti-digoxigenin in human plasma

재료material

세개의 DNA 가닥을 본 실함에 사용하였으며, 각 A, B 및 S로 명명한다. B가 내부 디곡시게닌(DIG) 변형을 갖는 반면, A 및 S는 알렉사 형광단(Alexa fluorophore) 표지에 대한 손잡이(handle)로써 사용되는 내부 아민 변형을 갖는다. 서열은 하기에 제시한다(밑줄은 토홀드 영역을 나타낸다):Three DNA strands were used in this study, named A, B, and S, respectively. While B has an internal digucigenin (DIG) modification, A and S have an internal amine modification that is used as a handle for an Alexa fluorophore label. The sequence is given below (underlined indicates the to-hold region):

Figure pct00005
Figure pct00005

A, B 및 S의 모든 올리고뉴클레오티드는 Bioautomation의 MerMade-12 올리고뉴클레오티드 합성기(MerMade-12 oligonucleotide synthesizer)로 내부(in-house)에서 합성하였다. 합성에 이어 DNA 가닥을 TOP-카트리지로 정제하고 에탄올 침전하였다. All oligonucleotides of A, B, and S were synthesized in-house with a MerAmade-12 oligonucleotide synthesizer from Bioautomation. Following synthesis, the DNA strand was purified with TOP-cartridge and ethanol precipitated.

Alexa Fluor® 647 숙신이미딜 에스터(Succinimidyl Ester) 및 Alexa Fluor® 555 숙신이미딜 에스터는 Invitrogen에서 구입하였다. Alexa Fluor 647 Succinimidyl Ester and Alexa Fluor 555 succinimidyl ester were purchased from Invitrogen.

5-아미노알릴-dU 포스포라미디트(5-Aminoallyl-dU phosphoramidite)는 Berry & Associates에서 구입하였다.5-Aminoallyl-dU phosphoramidite was purchased from Berry & Associates.

인간의 전혈(whole blood)은 덴마크의 Skejby의 오르후스 대학 병원(Aarhus University Hospital)의 혈액 은행에서 기부받았다.Human whole blood was donated from the blood bank of the Aarhus University Hospital in Skejby, Denmark.

모든 기타 시약은 Sigma-Aldrich에서 구입하였다.All other reagents were purchased from Sigma-Aldrich.

방법Way

형광단Fluorophore 접합 join

실시예 1과 동일하다.The same as in Example 1.

디곡시게닌Digoxigenin 접합 join

실시예 4와 동일하다.The same as the fourth embodiment.

인간 혈장 준비(Human plasma preparation ( HumanHuman plasmaplasma preparationpreparation ))

기부자에게서 수집한 병원에서 인간 전혈을 EDTA 완충하였고, 혈장은 혈액 수집 30분 이내 샘플에서 분리하였다. 이는 3000g, 15분, 20℃로 원심분리하여 수행하였다. 혈장을 구성하는 상위층을 조심스럽게 피펫팅하고, 적은 분취량(smaller aliquots)으로 즉시 동결하였다.In the hospital collected from donors, human whole blood was buffered with EDTA, and plasma was separated from samples within 30 minutes of blood collection. This was carried out by centrifugation at 3000g, 15 minutes, 20 ° C. The upper layers that make up the plasma were carefully pipetted and immediately frozen with smaller aliquots.

분석법의 구조 및 이의 Structure and objection of analytical methods aDaD 검출 기능 Detection function

실시예 5와 동일하다. 다만, 밤새 인큐베이션하기 전에, 샘플에 흥미있는 항체(aD)를 미리 혼합한 15% v/v 순수 혈청에 첨가하였다. The same as the fifth embodiment. However, prior to overnight incubation, the antibody of interest (aD) was added to the pre-mixed 15% v / v pure serum.

분광형광계에Spectral type optical system 의한  by FRETFRET 측정 Measure

샘플 준비 및 FRET 분석은 실시예 4와 동일하다. 다만, 인간 혈장을 함유하는 스펙트럼은 TAE-Mg 버퍼(60 ㎕ lx [TAE-Mg2 +]의 10㎕ 혈장)에 인간 혈장만을 포함하는 시료를 기준으로 이용하여 뺀 값이다.Sample preparation and FRET analysis are the same as in Example 4. However, the spectrum containing the human plasma is a value obtained by subtracting, using relative to the sample containing only human plasma in (10㎕ plasma of 60 ㎕ lx [TAE-Mg 2 +]) TAE-Mg buffer.

결과result

3개의 독립적인 실험으로부터 얻어진 결과를 도 9에 나타낸다. 관찰할 수 있는 바와 같이 완충액 및 혈장에 aD를 첨가하기 전에 AS 비율은 동일하다(B에서 샘플 1 및 2). 2eg. aD의 첨가하자 마자 완충액(샘플 3)과 비교하여 Fret 증가는 혈장(샘플 5)에서만 점진적으로 더 낮아진다. 전략 3에 의한 완충액(샘플 4) 및 혈장(샘플 6)의 디곡시게닌(DIG)의 검출 결과에 또한 포함한다; 이는 실시예 8에 더 자세히 기술된다.The results obtained from three independent experiments are shown in Fig. As can be observed, the AS ratios are the same before adding aD to buffers and plasma (Samples 1 and 2 in B). 2eg. As soon as the addition of aD, the Fret increase is gradually lowered only in the plasma (Sample 5) as compared to the buffer (Sample 3). But also in the detection results of digoxigenin (DIG) of buffer (Sample 4) and Plasma (Sample 6) according to Strategy 3; This is described in detail in Example 8.

실시예Example 6 6

인간 타액에서 항-디곡시게닌(aD)의 검출Detection of anti-digoxigenin (aD) in human saliva

재료material

세개의 DNA 가닥을 본 실험에 사용하였으며, 각 A, B 및 S로 명명한다. B가 내부 디곡시게닌(DIG) 변형을 갖는 반면, A 및 S는 알렉사 형광단(Alexa fluorophore) 표지에 대한 손잡이(handle)로써 사용되는 내부 아민 변형을 갖는다. 서열은 하기에 제시한다(밑줄은 토홀드 영역을 나타낸다):Three DNA strands were used in this experiment, designated as A, B, and S, respectively. While B has an internal digucigenin (DIG) modification, A and S have an internal amine modification that is used as a handle for an Alexa fluorophore label. The sequence is given below (underlined indicates the to-hold region):

Figure pct00006
Figure pct00006

A, B 및 S의 모든 올리고뉴클레오티드는 Bioautomation의 MerMade-12 올리고뉴클레오티드 합성기(MerMade-12 oligonucleotide synthesizer)로 내부(in-house)에서 합성하였다. 합성에 이어 DNA 가닥이 TOP-카트리지로 정제하고 에탄올 침전하였다. All oligonucleotides of A, B, and S were synthesized in-house with a MerAmade-12 oligonucleotide synthesizer from Bioautomation. Following synthesis, the DNA strand was purified with a TOP-cartridge and ethanol precipitated.

Alexa Fluor® 647 숙신이미딜 에스터(Succinimidyl Ester) 및 Alexa Fluor® 555 숙신이미딜 에스터는 Invitrogen에서 구입하였다. Alexa Fluor 647 Succinimidyl Ester and Alexa Fluor 555 succinimidyl ester were purchased from Invitrogen.

5-아미노알릴-dU 포스포라미디트(5-Aminoallyl-dU phosphoramidite)는 Berry & Associates에서 구입하였다.5-Aminoallyl-dU phosphoramidite was purchased from Berry & Associates.

항-디곡시게닌은 Roche에서 구입하였다.Anti-digoxigenin was purchased from Roche.

인간 타액은 한시간 동안 금식한 인간 기부자로부터 수집하였다.Human saliva was collected from fasting human donors for an hour.

모든 기타 시약은 Sigma-Aldrich에서 구입하였다.All other reagents were purchased from Sigma-Aldrich.

도 10은 어떻게 올리고뉴클레오티드가 서로 혼성화할 수 있는지를 도시한다.Figure 10 shows how oligonucleotides can hybridize with one another.

방법Way

형광단Fluorophore 접합 join

실시예 1과 동일하다.The same as in Example 1.

디곡시게닌Digoxigenin 접합 join

실시예 4와 동일하다.The same as the fourth embodiment.

인간 타액 준비Human saliva preparation

타액은 1시간 동안 금식한 남성으로부터 1시간에 걸쳐 팔콘 튜브(Falcon tube)로 수집하였다. 타액을 1시간 동안 볼텍싱한 뒤 타액을 4℃, 10,000g, 10분 동안 원심분리하였다. 액체를 고체로부터 분리하고, 타액은 100k Amicon Ultra-0.5 mL 원심분리 필터에 여과하였다.Saliva was collected from a fasted male for 1 hour into a Falcon tube for 1 hour. The saliva was vortexed for 1 hour and then the saliva was centrifuged at 4 ° C and 10,000 g for 10 minutes. The liquid was separated from the solid and the saliva was filtered through a 100k Amicon Ultra-0.5 mL centrifuge filter.

분석법의 구조 및 이의 Structure and objection of analytical methods aDaD 검출 기능 Detection function

실시예 5와 같이 동일하다. 다만 밤새 인큐베이션하기 전에, 샘플에 흥미있는 항체(aD)를 미리 혼합한 15% v/v 여과된 타액에 첨가하였다. The same as the fifth embodiment. But before incubation overnight, the antibody (aD) of interest in the sample was added to the pre-mixed 15% v / v filtered saliva.

분광형광계에Spectral type optical system 의한  by FRETFRET 측정 Measure

샘플 준비 및 FRET 분석은 실시예 7과 동일하다. 다만, 인간 혈장을 함유하는 스펙트럼은 TAE-Mg 버퍼(60 ㎕ lx [TAE-Mg2 +]의 10㎕ 혈장)에 인간 혈장만을 포함하는 시료를 기준으로 이용하여 뺀 값이다.The sample preparation and the FRET analysis are the same as in Example 7. However, the spectrum containing the human plasma is a value obtained by subtracting, using relative to the sample containing only human plasma in (10㎕ plasma of 60 ㎕ lx [TAE-Mg 2 +]) TAE-Mg buffer.

결과result

본 결과의 인간 타액 내 aD 존재 시 AS의 28% 집단 증가를 반영하는 FRET 수치는, 실시예 7과 비교할 수 있으며, 또한 도 10에 나타낸다.The FRET values reflecting the 28% population increase of AS in the presence of aD in human saliva as a result are comparable to Example 7 and are also shown in Fig.

실시예Example 7 7

DNA상의 다양한 DIG 변형의 aD의 검출Detection of aD of various DIG modifications on DNA

재료material

세개의 DNA 가닥을 본 실험에 사용하였으며, 각 A, B 및 S로 명명한다. B가 4개의 내부 디곡시게닌 변형(4개의 내부 디곡시게닌 변형으로 제한되지 않음)을 갖는 반면, A 및 S는 알렉사 형광단(Alexa fluorophore) 표지에 대한 손잡이(handle)로써 사용되는 내부 아민 변형을 갖는다. 서열은 하기에 제시한다(밑줄은 토홀드 영역을 나타낸다):Three DNA strands were used in this experiment, designated as A, B, and S, respectively. B has four internal digokigenin variants (not limited to four internal digokigenin variants), whereas A and S are internal amine modifications used as handles to Alexa fluorophore labels Respectively. The sequence is given below (underlined indicates the to-hold region):

Figure pct00007
Figure pct00007

A, B 및 S의 모든 올리고뉴클레오티드는 Bioautomation의 MerMade-12 올리고뉴클레오티드 합성기(MerMade-12 oligonucleotide synthesizer)로 내부(in-house)에서 합성하였다. 합성에 이어 DNA 가닥을 TOP-카트리지로 정제하고 에탄올 침전하였다. All oligonucleotides of A, B, and S were synthesized in-house with a MerAmade-12 oligonucleotide synthesizer from Bioautomation. Following synthesis, the DNA strand was purified with TOP-cartridge and ethanol precipitated.

Alexa Fluor® 647 숙신이미딜 에스터(Succinimidyl Ester) 및 Alexa Fluor® 555 숙신이미딜 에스터는 Invitrogen에서 구입하였다. Alexa Fluor 647 Succinimidyl Ester and Alexa Fluor 555 succinimidyl ester were purchased from Invitrogen.

5-아미노알릴-dU 포스포라미디트(5-Aminoallyl-dU phosphoramidite)는 Berry & Associates에서 구입하였다.5-Aminoallyl-dU phosphoramidite was purchased from Berry & Associates.

항-디곡시게닌은 Roche에서 구입하였다.Anti-digoxigenin was purchased from Roche.

모든 기타 시약은 Sigma-Aldrich에서 구입하였다.All other reagents were purchased from Sigma-Aldrich.

도 11은 어떻게 올리고뉴클레오티드가 서로 혼성화할 수 있는지를 도시한다.Figure 11 shows how oligonucleotides can hybridize to one another.

방법Way

형광단Fluorophore 접합 join

실시예 1과 동일하다.The same as in Example 1.

디곡시게닌Digoxigenin 접합 join

실시예 4와 동일하다.The same as the fourth embodiment.

분석법의 구조 및 이의 Structure and objection of analytical methods aDaD 검출 기능 Detection function

실시예 1와 같이 동일하다. 다만 표적 단백질로서 STV를 대신 aD, 및 8배 초과된 항-디곡시게닌(20 nM의 각각 DNA 구성 요소 및 60 nM의 aD).The same as the first embodiment. Only aD instead of STV as the target protein, and anti-digoxigenin (20 nM of each DNA component and 60 nM of aD) exceeding 8-fold.

분광형광계에Spectral type optical system 의한  by FRETFRET 측정 Measure

샘플 준비 및 FRET 분석은 실시예 1과 동일하다.Sample preparation and FRET analysis are the same as in Example 1.

겔 실험 및 타이푼 스캐닝Gel experiment and Typhoon scanning

실시예 1과 동일하다.The same as in Example 1.

결과result

본 결과인 aD 존재 시 AS의 33% 집단 증가를 나타내는 FRET 수준을, 실시예 4와 비교할 수 있다.As a result, FRET levels indicating a 33% population increase of AS in the presence of aD can be compared with Example 4.

실시예Example 8 8

전략 2 및 3에 의한 디곡시게닌(DIG)의 검출Detection of digoxigenin (DIG) by strategies 2 and 3

도 12는 어떻게 올리고뉴클레오티드가 서로 혼성화할 수 있는지를 도시한다.Figure 12 shows how oligonucleotides can hybridize to one another.

재료material

실시예 4, 5 및 6과 같으며 디곡시게닌의 첨가는 Sigma-Aldrich에서 구입하였다.Same as Examples 4, 5 and 6, and addition of digoxigenin was purchased from Sigma-Aldrich.

방법Way

형광단Fluorophore 접합 join

실시예 1과 동일하다.The same as in Example 1.

디곡시게닌Digoxigenin 접합 join

실시예 4와 동일하다.The same as the fourth embodiment.

분석법의 구조 및 이의 Structure and objection of analytical methods DIGDIG 검출 기능 Detection function

실시예 4, 5 및 6과 동일하며, 경쟁적 분석법을 위한 다양한 농도의 샘플에 유리-DIG(free DIG)가 추가적으로 첨가된다. Samples are the same as Examples 4, 5 and 6, and free DIG is additionally added to various concentrations of samples for competitive assays.

분광형광계에Spectral type optical system 의한  by FRETFRET 측정 Measure

샘플 준비 및 FRET 측정은 실시예 7, 9 및 10과 동일하며, 인간 혈장 및 타액을 첨가가 있거나 없이, 각 신호 조절이 수행된다. Sample preparation and FRET measurements are the same as in Examples 7, 9 and 10, with or without the addition of human plasma and saliva, each signal modulation is performed.

결과result

이 결과는 실시예 4, 5 및 6과 비교할 수 있으며, DIG가 비존재 시 정상 30% 증가와 비교하였을 때, 320 nM DIG의 존재 시 AS의 0.5% 만의 집단 증가 및 40 nM DIG 존재 시 AS의 11% 만의 집단 증가를 FRET 값이 반영한다. 40 nM DIG를 포함하는 인간 혈장 및 타액의 경우, DIG가 비존재 시 26% 및 28% 증가와 비교하였을 때, AS 집단 증가는 각 5% 및 2%이다. 결과를 따라서 도 12에 나타낸다. This result is comparable to Examples 4, 5 and 6 and shows that when compared to the normal 30% increase in DIG in non-presence, a population increase of only 0.5% of AS in the presence of 320 nM DIG and a population increase of AS in the presence of 40 nM DIG The FRET value reflects a population increase of only 11%. For human plasma and saliva containing 40 nM DIG, the AS population increase is 5% and 2%, respectively, when DIG is compared to the 26% and 28% increases in the absence. The result is shown in Fig.

실험예Experimental Example 9  9

비타민 D-결합 단백질(DBP) 및 비타민 D(VD)의 검출.Detection of vitamin D-binding protein (DBP) and vitamin D (VD).

재료material

세개의 DNA 가닥을 본 실험에 사용하였으며, 각 A, B 및 S로 명명한다. B가 내부 비타민 D 변형을 갖는 반면, A 및 S는 알렉사 형광단(Alexa fluorophore) 표지에 대한 손잡이(handle)로써 사용되는 내부 아민 변형을 갖는다. 서열은 하기에 제시한다(밑줄은 토홀드 영역을 나타낸다):Three DNA strands were used in this experiment, designated as A, B, and S, respectively. While B has an internal vitamin D modification, A and S have an internal amine modification that is used as a handle for an Alexa fluorophore label. The sequence is given below (underlined indicates the to-hold region):

Figure pct00008
Figure pct00008

A, B 및 S의 모든 올리고뉴클레오티드는 Bioautomation의 MerMade-12 올리고뉴클레오티드 합성기(MerMade-12 oligonucleotide synthesizer)로 내부(in-house)에서 합성하였다. 합성에 이어 DNA 가닥이 TOP-카트리지로 정제하고 에탄올 침전하였다. All oligonucleotides of A, B, and S were synthesized in-house with a MerAmade-12 oligonucleotide synthesizer from Bioautomation. Following synthesis, the DNA strand was purified with a TOP-cartridge and ethanol precipitated.

Alexa Fluor® 647 숙신이미딜 에스터(Succinimidyl Ester) 및 Alexa Fluor® 555 숙신이미딜 에스터는 Invitrogen에서 구입하였다. Alexa Fluor 647 Succinimidyl Ester and Alexa Fluor 555 succinimidyl ester were purchased from Invitrogen.

5-아미노알릴-dU 포스포라미디트(5-Aminoallyl-dU phosphoramidite)는 Berry & Associates에서 구입하였다.5-Aminoallyl-dU phosphoramidite was purchased from Berry & Associates.

활성화된 비타민 D 에스터는 콜레칼시페롤(cholecalciferol)에서 두-단계 방법으로 내부에서 합성하였다.Activated vitamin D ester was synthesized internally by a two - step method in cholecalciferol.

모든 기타 시약은 Sigma-Aldrich에서 구입하였다.All other reagents were purchased from Sigma-Aldrich.

도 14는 어떻게 올리고뉴클레오티드가 서로 혼성화할 수 있는지를 도시한다.Figure 14 shows how oligonucleotides can hybridize to one another.

방법Way

형광단Fluorophore 접합 join

실시예 1과 동일하다.The same as in Example 1.

비타민 D 접합Vitamin D junction

실시예 4의 같이 DIG-NHS와 동일하고, 활성화된 비타민 D 에스터가 DIG-NHS를 대체한다.Same as DIG-NHS as in Example 4, and the activated vitamin D ester replaces DIG-NHS.

분석법의 구조 및 이의 Structure and objection of analytical methods DBPDBP 검출 기능Detection function

실시예 4와 동일하고, 표적 단백질로서 aD를 대신하여 DBP이다. The same as in Example 4, and DBP instead of aD as a target protein.

분광형광계에Spectral type optical system 의한  by FRETFRET 측정 Measure

샘플 준비 및 FRET 분석은 실시예 1과 동일하다.Sample preparation and FRET analysis are the same as in Example 1.

겔 실험 및 타이푼 스캐닝Gel experiment and Typhoon scanning

실시예 1과 동일하다.The same as in Example 1.

결과result

결과는 실시예 1과 비교할 수 있으며, 다만, FRET 값은 DBP 존재 시 AS의 20% 집단 증가를 나타내며, 따라서 도 14에 나타낸다.The results are comparable to those of Example 1, except that FRET values represent a 20% increase in AS in the presence of DBP and are therefore shown in FIG.

더욱이, 저해적 및 경쟁적 전략은 비타민 D 검출을 위하여 이용하였다. 비타민 D의 다양한 농도는 DBP 단백질 첨가 전(저해적 전략 2) 또는 후(경쟁적 전략 3)에 분석 혼합물에 첨가하였다. 두 방법 모두 도 14의 검량선에 보이는 바와 같이, 비타민 D 검출에 성공적이었다.Moreover, low-cost and competitive strategies were used for vitamin D detection. Various concentrations of vitamin D were added to the analytical mixture prior to DBP protein addition (lowering strategy 2) or after (competitive strategy 3). Both methods were successful in detecting vitamin D as shown in the calibration curve of Fig.

실시예Example 10 10

앱타머 시스템의 예로서 ATP 검출As an example of an aptamer system, ATP detection

재료material

세개의 DNA 가닥을 본 실험에 사용하였으며, 각 A, B 및 S로 명명한다. A 및 S는 형광단(Alexa fluorophore) 표지에 대한 손잡이(handle)로써 사용되는 내부 아민 변형을 갖는다. B에는 어떠한 추가 변형은 없으나, 3' 말단에 ATP 앱타머 서열을 포함한다. 서열은 하기에 제시한다(이탤릭체는 토홀드 영역을 나타낸다; 밑줄은 앱타머 영역을 나타낸다):Three DNA strands were used in this experiment, designated as A, B, and S, respectively. A and S have an internal amine modification that is used as a handle for a fluorescent (Alexa fluorophore) label. B does not have any additional modifications, but contains an ATP aptamer sequence at the 3 'terminus. The sequence is presented below (italic indicates tohred region; underlined indicates aptamer region):

Figure pct00009
Figure pct00009

모든 올리고뉴클레오티드는 덴마크의 DNA Technology A/S에서 구입하였고, RP-HPLC 정제는 합성 후에 직접 회사에서 수행하였다.All oligonucleotides were purchased from DNA Technology A / S of Denmark, and RP-HPLC purification was performed directly at the company after synthesis.

Alexa Fluor® 647 숙신이미딜 에스터(Succinimidyl Ester) 및 Alexa Fluor® 555 숙신이미딜 에스터는 Invitrogen에서 구입하였다. Alexa Fluor 647 Succinimidyl Ester and Alexa Fluor 555 succinimidyl ester were purchased from Invitrogen.

모든 기타 시약은 Sigma-Aldrich에서 구입하였다.All other reagents were purchased from Sigma-Aldrich.

방법Way

형광단Fluorophore 접합 join

실시예 1과 동일하다.The same as in Example 1.

분석법의 구조 및 이의 Structure and objection of analytical methods aFaF 검출 기능 Detection function

STV를 대신하는 ATP 분자의 농도 범위는, 실시예 1과 동일하다.The concentration range of the ATP molecule instead of STV is the same as in the first embodiment.

분광형광계에Spectral type optical system 의한  by FRETFRET 측정 Measure

실시예 1과 동일하다.The same as in Example 1.

결과result

DNA 듀플렉스와 앱타머-표적 복합체간의 표적-유도된 전환을 일반적으로 겪게 되는 이른바 구조-전환 앱타머에 의하여, 본 실시예의 디자인을 착안하였다. 여기서, 앱터머의 부분(8 nt)은 B상의 토홀드에서 제공하므로, S상의 토홀드와 혼성화할 수 있으며, A가 더 짧은 토홀드를 가지므로써, 용액 내 듀플렉스 우성(dominant)을 야기한다. 표적(ATP)이 존재 시, 앱타머-타겟 결합은 듀플렉스 내 수소 결합과 경쟁적으로 이기기에(outcompete) 충분히 강하며, B의 기능적 토홀드를 남기지 않는다. 따라서, AS 듀플렉스가 대부분을 차지하게 된다. 도식(scheme)을 도 15a에 나타낸다.The design of the present embodiment was conceived by a so-called structure-transfer aptamer, which typically undergoes target-directed conversion between a DNA duplex and an aptamer-target complex. Here, the portion of the aptamer (8 nt) is provided in the B-phase tohow, so it can hybridize with the S-phase toll, and A has a shorter tohold, resulting in a duplex dominance in solution. In the presence of the target (ATP), the aptamer-target bond is strong enough to competitively outcompete with the in-duplex hydrogen bond, leaving no functional tohold of B. Therefore, the AS duplex takes up the majority. A scheme is shown in Fig. 15A.

적정곡선은 마이크로몰 크기로 제작되었다(도 15b). AS 듀플렉스에 대한 FRET의 최대 60% 증가는 1 mM ATP의 존재 시에 관찰된다. 여기서 사용된 각 DNA 구성요소의 농도는 20 nM 이었다.The titration curve was prepared in micromolar size (Fig. 15B). Up to 60% increase in FRET for AS duplex is observed in the presence of 1 mM ATP. The concentration of each DNA component used here was 20 nM.

고찰Review

본 실시예에서, 본 발명자는 앱타머-타겟 결합을 통한 타겟 검출을 수행하기 위하여 토홀드 교환 반응 시스템과 구조-전환 앱타머 디자인을 결합하였다. 증폭 없이, FRET 신호 변화는 이미 관찰에 충분하게 유의적이었으며, 심지어 정량도 가능하다. 앱타머 시스템은 5' 말단 또는 3' 말단 중 하나에 위치하게 되는 앱타머 영역으로 기능적임을 유의해야 한다.In the present embodiment, the inventor has combined a structure-switched aptamer design with a tohod exchange reaction system to perform target detection through an abdominal-target combination. Without amplification, changes in the FRET signal were already sufficiently significant for observation, and even quantification is possible. It should be noted that the aptamer system is functional as an aptamer region that is located at either the 5 'end or the 3' end.

실시예Example 11 11

DNA 퍼옥시다제 신호 시스템을 이용하는 스트렙타아비딘(STV) 검출Streptavidin (STV) detection using DNA peroxidase signaling system

재료material

세개의 DNA 가닥을 본 실험에 사용하였으며, 각 A, B 및 S로 명명하며, 이중에서 B만 변형하였다. 서열은 하기에 제시한다(이탤릭체는 토홀드 영역을 나타낸다; 밑줄은 DNA 퍼옥시다제에 대한 G-풍부 영역(G-rich region)을 나타낸다):Three DNA strands were used in this experiment, named A, B and S, and only B was modified. The sequences are shown below (Italic indicates tophold region; underline indicates G-rich region for DNA peroxidase): < RTI ID = 0.0 >

Figure pct00010
Figure pct00010

모든 올리고뉴클레오티드는 덴마크의 DNA Technology A/S에서 구입하였고, RP-HPLC 정제는 합성 후에 직접 회사에서 수행하였다.All oligonucleotides were purchased from DNA Technology A / S of Denmark, and RP-HPLC purification was performed directly at the company after synthesis.

모든 기타 시약은 Sigma-Aldrich에서 구입하였다.All other reagents were purchased from Sigma-Aldrich.

방법Way

분석법의 구조 및 이의 Structure and objection of analytical methods STVSTV 검출 기능  Detection function

일반적인 분석법에서, 1 : 1 : 1의 정확한 화학량론적 비(stoichiometric ratio)의 가닥 A, B 및 S 및 타겟 단백질로서 STV를, 1x [TAE-Mg2 +] 완충액(40 mM Tris-HAc (pH 7), ImM EDTA, 12.5 mM Mg(Ac)2)에 혼합하였다. 헤민(hemin) (페리프로토프로피린 IX 클로라이드(Ferriprotoporphyrin IX chloride)), ABTS (2,2'-아지노-비스(3-에틸벤조티아졸린e-6-술폰산)(2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid)) 및 H202(과산화수소(hydrogen peroxide))을 여기에 첨가하기 전에, 혼합물을 3시간 동안 실온에서 인큐베이션하였다. 일반적 최종농도는 200 nM의 비오티닐화된 DNA, 400 nM의 STV, 2μΜ 헤민 및 2 mM의 ABTS 및 H202이었다.In a typical assay, 1: 1: 1 correct stoichiometric ratio (stoichiometric ratio) strands A, B and S, and STV as the target protein, 1x [TAE-Mg 2 + ] buffer (40 mM Tris-HAc (pH 7 of ), ImM EDTA, 12.5 mM Mg (Ac) 2 ). (3-ethylbenzothiazoline e-6-sulfonic acid) (2,2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline e-6-sulfonic acid) (3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) and H 2 O 2 (hydrogen peroxide) were added to the mixture, the mixture was incubated for 3 hours at room temperature. Typical final concentrations were 200 nM biotinylation the DNA, in 400 nM STV, was 2μΜ hemin and 2 mM of ABTS and H 2 0 2.

나노드롭에On the nano drop 의한 흡광도 측정 Absorbance measurement by

30분 동안 실온에 인큐베이션한 후, 1.5 ㎕의 각 분석 혼합물은 Nanodrop 1000 분광광도계(Thermo Fisher Scientific Inc.)의 받침대(pedestal)상으로 피펫팅하였고, UV-Vis 모드로 측정하였다. 420 nm의 흡광도를 기록하였다.After incubation for 30 minutes at room temperature, 1.5 [mu] l of each assay mixture was pipetted onto a pedestal of a Nanodrop 1000 spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific Inc.) and measured in UV-Vis mode. Absorbance at 420 nm was recorded.

결론conclusion

본 실시예에서, 본 발명자는 A 와 B 간의 혼성화에 의해 결속(brought together)할 때, 이의 촉매능이 회복될 수 있는 양 A 및 S의 말단에서 절단 DNAzyme을 결합시키는 예를 나타낸다. 두개-비오틴 시스템의 도식(scheme)은 도 16에 나타낸다.In this embodiment, the present inventors show an example of binding truncated DNAzyme at the ends of the amounts A and S at which the catalytic ability thereof can be restored when brought together by hybridization between A and B. The scheme of the two-biotin system is shown in FIG.

STV가 없을때, B는 더 긴 토홀드를 갖기 때문에, S는 B와 결합하는 경향이 있다. G-사중체(G-quadruplex)의 분리된 부분에 의하여, 낮은 퍼옥시다제 활성이 발견될 수 있다. STV가 있을 때, 가닥 B 는 단백질 표면에 포함된 이의 토홀드를 잃으며, 따라서 AS 듀플렉스의 형성은 완전한 기능의 G-사중체가 야기한다. 녹색은 H2O2, ABTS2 - 및 헤민과 같은 필수 반응물질 첨가 후에 나타나며, 420 nm에서 최대 흡광도가 기록될 수 있다.When STV is absent, B has a longer to hold, so S tends to associate with B. By the isolated part of the G-quadruplex, low peroxidase activity can be found. When STV is present, strand B loses its tohold contained in the protein surface, thus the formation of an AS duplex results in a full functional G-quadruple. Green appears after the addition of the requisite reactants such as H 2 O 2 , ABTS 2 - and hemin, and the maximum absorbance at 420 nm can be recorded.

흡광도의 유의적인 변화는 도 16에서 확인할 수 있으며, 차이는 육안으로도 구별 가능하다. 더 강한 배경 때문에 직접적인 시각화에 의한 분별이 어려울 지라도, 한개-비오틴 시스템에서의 변화 따라서 나타남을 유의한다.A significant change in absorbance can be seen in FIG. 16, and the difference can be visually distinguished. Note that changes in the one-biotin system therefore appear even though direct visualization is difficult to discern due to the stronger background.

결론conclusion

본 발명자는 본 분석법에서 시각적인 신호를 제공하기 위한 새로운 리포터 시스템을 이용하였다. 이 시스템의 장점은 공유 결합 라벨링 대신에 순수 DNA 연장만을 필요로 하며, 이의 촉매 및 색상 정보는 심지어 직접 육안으로 검출가능한 결과를 제공하는 것이다. 이 방법은 따라서 실시에 3에 기술된 바와 같이 한 가닥 시스템에 이용할 수 있다.The present inventor used a new reporter system to provide visual signals in this assay. The advantage of this system is that it requires only pure DNA extension instead of covalent labeling, its catalyst and color information even providing direct, human detectable results. This method is thus applicable to a one-stranded system as described in embodiment 3. [

실시예Example 12 12

스트렙타아비딘(STV) 검출을 위한 DNA G-사중체 퍼옥시다제와 조합된 한-가닥 시스템One-stranded system in combination with DNA G-quadruple peroxidase for streptavidin (STV) detection

재료material

하나의 DNA 가닥만이 본 실험에 사용되며, L이라 명명한다. 내부 아민 그룹은 특정 위치에서 변형된 그룹이며, 표지를 조절하기 위해 사용된다. 이의 서열을 하기 제시한다(이탤릭체는 토홀드 영역을 나타낸다; 밑줄은 DNA 퍼옥시다제를 위한 G-풍부 영역을 나타낸다):Only one strand of DNA is used in this experiment, named L. The internal amine group is a modified group at a specific position and is used to control the label. The sequence is shown below (italics indicate the to-hold region; the underline indicates the G-rich region for the DNA peroxidase):

Figure pct00011
Figure pct00011

모든 올리고뉴클레오티드는 덴마크의 DNA Technology A/S에서 구입하였고, RP-HPLC 정제는 합성후에 직접 회사에서 수행하였다.All oligonucleotides were purchased from DNA Technology A / S of Denmark, and RP-HPLC purification was performed directly at the company after synthesis.

스트렙타아비딘을 포함하는 모든 기타 시약은 Sigma-Aldrich에서 구입하였다.All other reagents, including streptavidin, were purchased from Sigma-Aldrich.

도 17은 어떻게 올리고뉴클레오티드가 피분석물 존재에 따라 자가-혼성화(self-hybridize)할 수 있는지 도시한다.Figure 17 shows how an oligonucleotide can self-hybridize according to the presence of the analyte.

위치(뉴클레오티드) 1-5 (2)는 G4-DNA(DNA 퍼옥시다제) 4분의 1이다. 위치 6-7 (8)은 제1 토홀드이다. 위치 8-17 (7 또는 A) 제1 분지점 이동 영역이다. 위치 18-27 (7 또는 B)은 제1 분지점 이동 영역과 동일한 서열을 갖으나, 소분자 변형을 부여하는 제2 분지점 이동 영역이다. 위치 28-31 (9) 는 제2 토홀드 영역이다. 위치 32-37 (11) 는 유연성을 제공하는 루프 영역이다. 위치 38-41 (9')는 제2 토홀드 영역과 상보적인 제3 토홀드 영역이다. 위치 42-51 (7' 또는 S)는 제1 또는 제2 분지점 이동 영역과 상보적인 제3 분지점 이동 영역이다. 위치 52-53 (8')는 제1 토홀드와 상보적인 제4 토홀드 영역이다. 영역 54-66 (6)는 다른 4분의 3의 DNA 퍼옥시다제이다. Location (nucleotides) 1-5 (2) is one fourth of G4-DNA (DNA peroxidase). Positions 6-7 (8) are the first toe. Position 8-17 (7 or A) is the first minute movement area. Position 18-27 (7 or B) is a second minute point moving region having the same sequence as the first minute point moving region, but giving small molecule strain. Positions 28-31 (9) are the second toe region. Positions 32-37 (11) are loop regions that provide flexibility. Positions 38-41 (9 ') are third tohold regions complementary to the second to-do region. Positions 42-51 (7 'or S) are the third minute point shift regions complementary to the first or second minute point shift regions. Positions 52-53 (8 ') are the fourth toe region complementary to the first toe. Region 54-66 (6) is the other three-quarters of the DNA peroxidase.

방법Way

비오틴 접합Biotin junction

이 과정은 실시예 1의 형광단 접합 과정과 동일하며, 염료-NHS 에스터 대신 비오틴-NHS 에스터이다.This procedure is the same as the fluorescent single conjugation process of Example 1, and is a biotin-NHS ester instead of a dye -NHS ester.

분석법의 구조 및 이의 Structure and objection of analytical methods STVSTV 검출 기능Detection function

일반적인 분석법에서는 가닥 L 및 타겟 단백질로서 STV을, l x [TAE-Mg2+] 완충액 (40 mM Tris-HAc (pH 7), 1 mM EDTA, 12.5 mM Mg(Ac)2)에 첨가하였다. 혼합물을 헤민(페리프로토프로피린 IX 클로라이드(Ferriprotoporphyrin IX chloride)), ABTS (2,2'-아지노-비스(3-에틸벤조티아졸린e-6-술폰산)(2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid))을 첨가하기 전에, 3시간 동안 실온(RT)에서 인큐베이션하였다. 일반적 최종농도는 200 nM의 비오티닐화된 DNA, 400 nM의 STV, 2μΜ 헤민 및 2 mM의 ABTS 및 H202이었다.In the general assay, STV was added to the lx [TAE-Mg2 +] buffer (40 mM Tris-HAc (pH 7), 1 mM EDTA, 12.5 mM Mg (Ac) 2) as the strand L and the target protein. The mixture was diluted with hemin (Ferriprotoporphyrin IX chloride), ABTS (2,2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline e-6-sulfonic acid) (RT) for 3 hours prior to the addition of 200 nM of biotinylated DNA, 400 nM of STV, 2 [mu] M of hemin and 2 mM of 3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid It was ABTS and H 2 0 2.

나노드롭Nano drop 분광광도계에 의한 흡광도 측정 Measurement of absorbance by spectrophotometer

1시간 동안 실온에 인큐베이션한 후, 1.5 ㎕의 각 분석 혼합물이 나노드롭 1000 분광광도계(Thermo Fisher Scientific Inc.)의 받침대(pedestal)상으로 피펫팅하고, UV-Vis 모드로 측정하였다. 420 nm의 흡광도를 기록하였다.After incubation for 1 hour at room temperature, 1.5 [mu] l of each assay mixture was pipetted onto a nano drop 1000 spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific Inc.) pedestal and measured in the UV-Vis mode. Absorbance at 420 nm was recorded.

결과result

본 디자인의 개념은 하나의 긴 DNA 가닥으로 모든 세개의 올리고뉴클레오티드를 단순히 혼합하고, 분자내 반응 때문에 화학양론 문제를 회피할 뿐만 아니라, 가닥 치환의 키네틱을 빠르게 하는 잠재력을 갖기 위함이다. 하나의 DNA 가닥에서 세개의 변형 제작의 어려움을 방지하기 위하여, 이전 디자인에 사용된 FRET 시스템을 대체하기 위하여, 분할 DNA 퍼옥시다제라고 명명한 다른 레포터 시스템을 선택하였다. DNA 퍼옥시다제의 명확한 서열 및 이의 분할 방법은 Shimron, S.; Wang, F.; Orbach, R.; Willner, I. 에 기재하였다. 헤민/G-사중체 DNAzyme 나노와이어(nanowires)의 유리-효소(enzyme-free) 자율 어셈블리(autonomous assembly)를 통한다. 증폭된 DNA 검출은 Anal Chem 2012, 84, 1042-1048. The concept of this design is to simply mix all three oligonucleotides with a single long DNA strand, to avoid stoichiometry problems due to intramolecular reactions, and to have the potential to speed up the kinetics of strand displacement. To avoid the difficulties of making three transformations on one DNA strand, another reporter system named split DNA peroxidase was chosen to replace the FRET system used in the previous design. Clarified sequences of DNA peroxidases and methods for their resolution are described in Shimron, S .; Wang, F .; Orbach, R .; Willner, I. < / RTI > And through the autonomous assembly of the hemine / G-quadruple DNAzyme nanowires (enzyme-free). Amplified DNA detection is described in Anal Chem 2012, 84, 1042-1048.

만족스럽게, 올리고뉴클레오티드가 공유 결합되는 경우 또한, 혼성화 평형을 기반으로 하는 본 발명에 따른 검출 시스템에 대해서도 이 신호 시스템은 기능적이다.Satisfactory, if the oligonucleotide is covalently linked, the signal system is also functional for the detection system according to the invention based on hybridization equilibrium.

본 실시예의 긴 DNA 가닥은 여러 영역을 포함한다(도 18). 서열의 5'에서 3'까지: 4 분의 1의 G-사중체, 원래 가닥 A를 나타내는 영역 a 더하기 b는, 원래 가닥 B를 나타내는 영역 b 더하기 영역 d는, 따라서 비오틴을 포함하고, 가닥 S에서 유래하는 유동적 경첩(flexible hinge)으로서 고리 e, 영역 a* 더하기 영역 b* 더하기 영역 d* 는, 결국 G-사중체(G-quadruplex)의 4분의 3이다.The long DNA strand of this embodiment includes several regions (Figure 18). Quadruplicate G-quadruplicate, region a plus b representing the original strand A, region b plus region d representing the original strand B, thus containing biotin, and strand S The ring e, the area a * plus the area b * plus the area d * as a flexible hinge derived from the G-quadruplex is three-quarters of the G-quadruplex.

STV가 없을 때, 토홀드 d는 토홀드 a보다 더 길기 때문에, d*b*bd와 먼저 혼성화한다. 이 상태에서, 효과적으로 좋지 않은 제1 영역 b이 벌지(bulge) 되도록강제하지 않는 경우, 두개의 G-사중체 부분은 통합할 수 없다. 제2 영역 b상의 비오틴과 결합하는 STV가 있을 때, 단백질 덩어리(lump)는 국지적 혼성화 또는 분지점 이동을 방해하며, 제1 영역 b의 이의 선호되는 파트너로서 선택되는 영역 b*에 밀어넣는다. 결과적으로, G-사중체(G-quadruplex)의 두개의 구성 요소는 완전한 G-4분자(G-tetrads)를 형성하기 위해 오직 우측 위치에 위치하며, 헤민의 도움으로, ABTS2-에서 ABTS●―로의 H2O2-매개된 산화에 촉매 작용을 위한 기능을 갖는 것으로 발견된다. 이 반응의 키네틱은 생성물 ABTS●―가 녹색이기 때문에, 직접 육안으로 또는 분광광도계로 검출할 수 있다. 구조적인 변화 과정을 도 18a에 나타내었다.Because of the absence of STV, sat d is longer than the hold soil hold a, d * b * is hybridized first and bd. In this state, if the first bad region b is not effectively forced to bulge, the two G-quadrant portions can not be merged. When there is an STV that binds to biotin on the second region b , the protein lumps interfere with local hybridization or breakpoint movement and pushed into the region b * selected as its preferred partner in the first region b . As a result, the two components of the G- quadruple body (G-quadruplex) is only located in the right position to form a complete G-4 molecules (G-tetrads), with the help of hemin, ABTS in ABTS 2- H 2 O 2 to - is found to have the ability for catalyzing the oxidation medium. The kinetic of this reaction can be detected directly by the naked eye or by means of a spectrophotometer, since the product ABTS ● - is green. The structural change process is shown in Fig.

퍼옥시다제 기질로서 ABTS를 첨가한 뒤 1시간 후에 STV가 존재 또는 비존재하는 샘플의 흡광도를 도 18b에 나타낸다. STV 첨가 후에 50% 보다 높은 증가를 관찰할 수 있다. 이는 STV 결합은 재배열 및 더 많은 G-4분자(G-tetrad)의 형성을 야기한다는 개념을 입증한다. 대조 실험군 따라서 동일한 서열의 DNA 가닥과 STV 혼합에 의하여 수행되었으나, 여기에 비오틴이 없으며, 이경우 신호의 변화가 없음을 확인하였다.The absorbance of the sample in the presence or absence of STV after 1 hour from the addition of ABTS as a peroxidase substrate is shown in Fig. 18B. An increase of more than 50% after STV addition can be observed. This demonstrates the concept that STV binding causes rearrangement and formation of more G-4 molecules (G-tetrad). Therefore, it was confirmed that biotin was not present in the test sequence and that the signal was not changed in this case.

고찰Review

본 실시예에서, 검출 시스템은 표적 단백질 검출을 수행하는 리간드로 표지된 하나의 DNA 가닥만을 이용함으로써 더 간소화되었다. 더욱이, 새로운 촉매 방법은 증폭 접근 뿐만 아니라 리포터로서 사용된다. 본 실시예의 STV 결합은 가닥 치환 교환 반응의 분자 내 평형을 교란하고, 퍼옥시다제 생성물의 흡광도를 반영한다. 본 발명자는 이 시스템을 ELISA(Enzyme-linked immunosorbent assay)의 잠재적인 대안으로 예상하고, 또한 단백질 또는 소분자(항체 및 항원 특이적)를 표적하고, 표지자로서 색상 변화를 이용한다.In this example, the detection system was further simplified by using only one DNA strand labeled with a ligand to perform target protein detection. Moreover, the new catalytic method is used as a reporter as well as an amplification approach. The STV conjugation of this example disturbs the intramolecular equilibrium of the strand displacement exchange reaction and reflects the absorbance of the peroxidase product. We anticipate this system as a potential alternative to an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and also target proteins or small molecules (antibody and antigen specific) and use color changes as markers.

실시예Example 13 13

토홀드 길이의 효과 및 결합 모이어티의 위치Effect of toe hold length and position of coupling moiety

분석법의 수행을 최적화하기 위하여 다양한 검사를 수행하였다(데이터 미제시).Various tests have been performed to optimize the performance of the method (data not provided).

A 및 B의 융해 온도의 정확성(closeness)은 평형의 민감도를 위하여 중요하다고 알려져 있다. A 및 B는 동일한 분지점 이동 영역을 공유하기 때문에, 토홀드 영역은 본 시스템에서 표적-결합 현상 효과의 크기 면에서 결정 요인이 된다. 본 발명자는 STV 존재와 비존재 간의 더 나은 식별을 위하여 A의 토홀드 영역을 조절하였다. A가 2 nt 또는 3 nt 토홀드를 가질 때, STV의 효과, 즉, 상대적인 FRET 변화가 가장 큰 것임을 나타내는 결과이다. A에 대한 4nt 토홀드가 최적이 않은 것은 본 시스템 내 B상의 두 개 변형이 평형으로 변화될 수 있기 때문이다. A 또한 여기서 변형하였기 때문에, 본 발명자는 표준 셋업(실시예 1) 내 A에 대한 3 nt 토홀드를 이용한다.The closeness of the melting temperatures of A and B is known to be important for the sensitivity of the equilibrium. Because A and B share the same split-point moving area, the toh-hold area is a determining factor in the magnitude of the target-coupling effect in this system. The inventors have adjusted the tohield region of A for better identification between STV presence and non-existence. When A has a 2 nt or 3 nt toe, the effect of STV, that is, the relative FRET change, is the largest. The reason why the 4 nt to hold for A is not optimal is that the two strains of B on the system can be changed to equilibrium. Since A has also been modified here, we use a 3 nt to hold for A in the standard setup (Example 1).

열역학적 외에, 본 발명자는 토홀드 길이는 따라서 본 시스템의 키네틱에 영향이 있음을 확인하였다. 더 긴 토홀드는 반응 속도를 특이적으로 증가시키며, 이는 평형에 훨씬 더 빨리 도달하도록 한다. 더 긴 토홀드는 더 빠른 토홀드 혼성화를 야기하며, 모든 과정에서 속도-제한단계(rate-limiting step)이다. Besides thermodynamic, the present inventors have confirmed that the tohole length thus influences the kinetic of the system. The longer to hold specifically increases the reaction rate, which leads to equilibrium much faster. Longer toads cause faster tohold hybridization and are rate-limiting steps in all processes.

비오틴 위치의 효과는 역시 본 실시예에서 조사한다. 비오틴은 B상의 3개 중 1개의 일반적인 위치에서 표지된다: 토홀드 영역(toehold region (TH)), 분지점 이동 영역(branch migration region (BM)), 및 3' 터미널(3' terminal (T3)). 토홀드 상의 비오틴은 FRET 신호 변화 면에서 STV-결합과 가장 민감하며, 이후에 BM상의 비오틴이다. B의 3' 말단의 비오틴이 무시할 만한 STV 효과만을 보였다. DNA 분지점 이동은 마그네슘의 존재 시 이형성에 대하여 매우 반응성인 것으로 알려져 있기 때문에 타당하며, 따라서 작은 국지적 환경 변화는 실질적인 장벽을 제기할 수 있다. 그러나, 단순 혼성화는 이러한 속성을 갖고 있지 않다.The effect of the biotin position is also investigated in this Example. Biotin is labeled at one of three common positions on B phase: the toehold region (TH), the branch migration region (BM), and the 3 'terminal (T3) ). Biotin on the tohole is the most sensitive to STV-binding in terms of FRET signal changes, followed by biotin on BM. Biotin at the 3 'end of B showed only negligible STV effect. DNA branching is valid because it is known to be highly reactive to dysplasia in the presence of magnesium, and therefore small local environmental changes can pose substantial barriers. However, simple hybridization does not have this property.

<110> Gothelf, Kurt Vesterager Zhang, Zhao <120> Detection of non-nucleic acid analytes using strand displacement exchange reactions <130> PD10048PC00 <150> DK PA 2012 70555 <151> 2012-09-11 <160> 17 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <400> 1 ctcattcaat accctacg 18 <210> 2 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <400> 2 ttcaataccc tacgtctc 18 <210> 3 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <400> 3 gagacgtagg gtattgaatg ag 22 <210> 4 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <220> <221> modified_base <222> (9) <223> Int Amino Modifier C6 dT, with Alexa Fluor 647 Succinimidyl Ester <400> 4 tcattcaata ccctacg 17 <210> 5 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <220> <221> modified_base <222> (11) <223> Biotin dT <400> 5 ttcaataccc tacgtctc 18 <210> 6 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <400> 6 tggagacgta gggtattgaa tgaggg 26 <210> 7 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <220> <221> modified_base <222> (10) <223> Amino Modified C6 dT with Alexa Fluor 647 Succinimidyl Ester <400> 7 ctcattcaat accctacg 18 <210> 8 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <220> <221> modified_base <222> (11) <223> 5-Aminoallyl-dU with digoxigenin <400> 8 ttcaataccc tacgtctc 18 <210> 9 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <220> <221> modified_base <222> (2) <223> 5-Aminoallyl-dU with digoxigenin <220> <221> modified_base <222> (6) <223> 5-Aminoallyl-dU with digoxigenin <220> <221> modified_base <222> (11) <223> 5-Aminoallyl-dU with digoxigenin <220> <221> modified_base <222> (15) <223> 5-Aminoallyl-dU with digoxigenin <400> 9 ttcaataccc tacgtctc 18 <210> 10 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <220> <221> modified_base <222> (10) <223> Amino Modified C6 dT with Alexa Fluor 488 Succinimidyl Ester <400> 10 ctcattcaat accctacg 18 <210> 11 <211> 41 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <220> <221> modified_base <222> (6) <223> Amino Modified C6 dT with Alexa 647 <400> 11 ttcaataccc tacgacctgg gggagtattg cggaggaagg t 41 <210> 12 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <220> <221> modified_base <222> (11) <223> Amino Modified C6 dT with Alexa 555 <400> 12 ccccaggtcg tagggtattg aatgaggg 28 <210> 13 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <400> 13 tgggtcattc aataccctac g 21 <210> 14 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <220> <221> modified_base <222> (11) <223> Biotin dT <220> <221> modified_base <222> (17) <223> Biotin dT <400> 14 ttcaataccc tacgtctc 18 <210> 15 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <400> 15 tggagacgta gggtattgaa tgtgggcggg tgggt 35 <210> 16 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <220> <221> modified_base <222> (11) <223> 5-Aminoallyl-dU with Vitamin D <400> 16 ttcaataccc tacgtctc 18 <210> 17 <211> 66 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <220> <221> modified_base <222> (24) <223> Amino Modified C6 dT with biotin <400> 17 tgggtcaata ccctacgata ccctacgtct cttttttgag acgtagggta ttgtgggcgg 60 gtgggt 66 <110> Gothelf, Kurt Vesterager          Zhang, Zhao <120> Detection of non-nucleic acid analytes using strand displacement          exchange reactions <130> PD10048PC00 <150> DK PA 2012 70555 <151> 2012-09-11 <160> 17 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <400> 1 ctcattcaat accctacg 18 <210> 2 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <400> 2 ttcaataccc tacgtctc 18 <210> 3 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <400> 3 gagacgtagg gtattgaatg ag 22 <210> 4 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <220> <221> modified_base <222> (9) Int Amino Modifier C6 dT, with Alexa Fluor 647 Succinimidyl Ester <400> 4 tcattcaata ccctacg 17 <210> 5 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <220> <221> modified_base <222> (11) <223> Biotin dT <400> 5 ttcaataccc tacgtctc 18 <210> 6 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <400> 6 tggagacgta gggtattgaa tgaggg 26 <210> 7 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence_ <220> <221> modified_base <10> &Lt; 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Claims (19)

최소 제1 올리고뉴클레오티드 A, 제2 올리고뉴클레오티드 B, 및 제3 올리고뉴클레오티드 S를 포함하는, DNA 및 RNA와 다른 피분석물(analyte)을 검출하는 피분석물 검출 시스템으로서,
올리고뉴클레오티드 A 및 올리고뉴클레오티드 B 각각은 올리고뉴클레오티드 S의 서열에 상보적 또는 부분 상보적인 서열을 포함하며, 여기서 올리고뉴클레오티드 A 및 B는 동적 평형(dynamic equilibrium)에서 올리고뉴클레오티드 S와의 혼성화를 위하여 경쟁하고, 선택적으로 여기서 올리고뉴클레오티드 A 및 B 중 하나 이상은 DNA 및 RNA와 다른 피분석물과 상호작용이 가능한 공유 결합된 결합 모이어티(covalently linked binding moiety)를 포함하며;
올리고뉴클레오티드 A 및 B 중 1종 이상, 또는 상기 올리고뉴클레오티드에 결합된 공유 결합된 결합 모이어티(covalently linked binding moiety)는 DNA 및 RNA와 다른 피분석물과 상호작용이 가능하여, 상기 올리고뉴클레오티드 또는 결합 모이어티와 상기 피분석물의 상호작용이 혼성화 평형의 이동(shift)을 야기하고, 상기 평형의 이동은 검출가능한 신호를 제공하는 것인, 피분석물 검출 시스템.
1. An analyte detection system for detecting DNA and RNA and other analytes comprising at least a first oligonucleotide A, a second oligonucleotide B, and a third oligonucleotide S,
Each of oligonucleotide A and oligonucleotide B comprises a complementary or partially complementary sequence to the sequence of oligonucleotide S wherein oligonucleotides A and B compete for hybridization with oligonucleotide S in dynamic equilibrium, Optionally, at least one of the oligonucleotides A and B comprises a covalently linked binding moiety capable of interacting with DNA and RNA and other analytes;
The covalently linked binding moiety, which is bound to one or more of the oligonucleotides A and B, or to the oligonucleotide, is capable of interacting with DNA and RNA and other analyte to form the oligonucleotide or binding Wherein the interaction of the moiety and the analyte results in a shift of the hybridization equilibrium and the movement of the equilibrium provides a detectable signal.
제1항에 있어서, 상기 올리고뉴클레오티드는 분리된 뉴클레오티드 가닥 상인피분석물 검출 시스템.
2. The analyte detection system of claim 1, wherein the oligonucleotide is a separate nucleotide strand.
제1항에 있어서, 2종 이상의 올리고뉴클레오티드는 부분적 또는 전체적으로 공유 결합(covalent bonds)에 의해 연결된 것인 피분석물 검출 시스템.
2. The analyte detection system of claim 1, wherein the two or more oligonucleotides are partially or fully connected by covalent bonds.
제1항에 있어서, 올리고뉴클레오티드 S는 하나 이상의 혼성화 도메인을 포함하며, 선택적으로 두개 이상의 혼성화 도메인은 분리된 뉴클레오티드 가닥에 위치한 것인 피분석물 검출 시스템.
2. The analyte detection system of claim 1, wherein the oligonucleotide S comprises at least one hybridization domain and optionally at least two hybridization domains are located on separate nucleotide strands.
제1항에 있어서, 제1 올리고뉴클레오티드(1), 제2 올리고뉴클레오티드(3), 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)를 포함하는 피분석물 검출 시스템으로서,
● 제1 또는 제2 올리고뉴클레오티드는 신호 시스템의 제1 부분을 형성하는 제1 그룹(2)을 포함하고;
● 제3 뉴클레오티드는 신호 시스템의 제2 부분을 형성하는 제2 그룹(6)을 포함하며;
● 1종 이상의 공유 결합된 결합 모이어티(4)는 제1 또는 제2 올리고뉴클레오티드 상에 위치하고;
여기서 제1 또는 제2 올리고뉴클레오티드와 제3 올리고뉴클레오티드 간의 혼성화는 신호를 생성하거나, 또는 상기 제1 또는 제2 올리고뉴클레오티드와 제3 올리고뉴클레오티드가 혼성화되지 않을 경우와 다른 시그널 신호를 촉진시킬 수 있으며;
여기서 피분석물의 존재는 검출 시스템의 혼성화 평형을 변화시켜 신호의 변화를 야기하는 것인, 피분석물 검출 시스템.
The analyte detection system of claim 1, comprising a first oligonucleotide (1), a second oligonucleotide (3), and a third oligonucleotide (5)
The first or second oligonucleotide comprises a first group (2) forming a first part of the signal system;
The third nucleotide comprises a second group (6) forming a second part of the signal system;
At least one covalently bonded moiety (4) is located on the first or second oligonucleotide;
Wherein the hybridization between the first or second oligonucleotide and the third oligonucleotide can produce a signal or facilitate the signal signal when the first or second oligonucleotide and the third oligonucleotide are not hybridized;
Wherein the presence of the analyte changes the hybridization equilibrium of the detection system to cause a change in signal.
제5항에 있어서,
● 제1 올리고뉴클레오티드(1)는
○ 분지점 이동 영역(branch migration region)(7)의 5'-면에 위치한제1 토홀드 영역(toehold region)(8)을 포함하고;
● 제2 올리고뉴클레오티드(3)는
○ 분지점 이동 영역(7)의 3'-면에 위치한 제2 토홀드 영역(9)을 포함하며;
● 제3 올리고뉴클레오티드(5)는
○ 제1 토홀드 영역(8');
○ 제2 토홀드 영역(9'); 및
○ 분지점 이동 영역(7')을 포함한다;
여기서:
● 제1 올리고뉴클레오티드(1)의 제1 토홀드 영역(8) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 제1 토홀드 영역(8')은 상보적인 서열을 포함하며;
● 제1 올리고뉴클레오티드(1)의 분지점 이동 영역(7) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 분지점 이동 영역(7')은 상보적인 뉴클레오티드의 연장(stretch)을 포함하고;
● 제2 올리고뉴클레오티드(3)의 제2 토홀드 영역(9) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 제2 토홀드 영역(9')은 상보적인 뉴클레오티드의 연장을 포함하며;
● 제2 올리고뉴클레오티드(3)의 분지점 이동 영역(7) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 분지점 이동 영역(7')은 상보적인 뉴클레오티드의 연장을 포함하는 것인, 피분석물 검출 시스템.
6. The method of claim 5,
The first oligonucleotide (1)
A first tohold region 8 located at the 5'-plane of the branch migration region 7;
The second oligonucleotide (3)
A second toothed region (9) located on the 3'-plane of the minute shift region (7);
The third oligonucleotide (5)
A first tohold region 8 ';
A second toe hold region 9 '; And
&Lt; RTI ID = 0.0 &gt; o &lt; / RTI &gt;
here:
The first to fourth region 8 of the first oligonucleotide 1 and the first toe region 8 ' of the third oligonucleotide 5 comprise a complementary sequence;
The splitting point shifting region 7 of the first oligonucleotide 1 and the splitting point shifting region 7 'of the third oligonucleotide 5 comprise a stretch of complementary nucleotides;
The second toothed region 9 of the second oligonucleotide 3 and the second toothed region 9 'of the third oligonucleotide 5 comprise an extension of complementary nucleotides;
The analyte detection system according to any one of the preceding claims, characterized in that the analyte detection system (1) comprises an extension of complementary nucleotides, wherein the branch point shifting region (7) of the second oligonucleotide (3) and the branch point shifting region (7 ') of the third oligonucleotide .
제1항에 있어서,
― 제1 올리고뉴클레오티드(1)는
■ 분지점 이동 영역(branch migration region)(7)의 5'-면에 위치한제1 토홀드 영역(8);
■ 선택적으로 1종 이상의 공유 결합된 결합 모이어티(4);
■ 선택적으로 신호 시스템의 제1 부분을 형성하는 제1 그룹(2)을 포함하고;
― 제2 올리고뉴클레오티드(3)는
■ 분지점 이동 영역(7)의 3'-면에 위치하는 제2 토홀드 영역(9);
■ 선택적으로 1종 이상의 공유 결합된 결합 모이어티(4);
■ 선택적으로 신호 시스템의 제1 부분을 형성하는 제1 그룹(2);을 포함하고;
― 제3 올리고뉴클레오티드(5)는
■ 제1 토홀드 영역(8');
■ 제2 토홀드 영역(9');
■ 분지점 이동 영역(7');
■ 선택적으로 1종 이상의 공유 결합된 결합 모이어티(4);
■ 신호 시스템의 제2 부분을 형성하는 제2 그룹(6)을 포함하고;
조건부로 신호 시스템의 제1 부분을 형성하는 제1 그룹(2)은 제1 올리고뉴클레오티드(1) 및/또는 제2 올리고뉴클레오티드(3)를 포함하며;
조건부로 1종 이상의 공유 결합된 결합 모이어티(4)는 제1 올리고뉴클레오티드(1) 및/또는 제2 올리고뉴클레오티드(3) 및/또는 제3 올리고뉴클레오티드(5)에 위치하고;
여기서 제1 올리고뉴클레오티드(1)의 제1 토홀드 영역(8) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 제1 토홀드 영역(8')은 상보적인 서열을 포함하며;
여기서 제1 올리고뉴클레오티드(1)의 분지점 이동 영역(7) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 분지점 이동 영역(7')은 상보적인 뉴클레오티드의 연장(stretch) 을 포함하고;
여기서 제2 올리고뉴클레오티드(3)의 제2 토홀드 영역(9) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 제2 토홀드 영역(9')은 상보적인 뉴클레오티드의 연장을 포함하며;
여기서 제2 올리고뉴클레오티드(3)의 분지점 이동 영역(7) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)의 분지점 이동 영역(7')은 상보적인 뉴클레오티드의 연장을 포함하고;
여기서 제1 올리고뉴클레오티드(1)와 제3 올리고뉴클레오티드(5) 간의 혼성화는 신호를 생성하거나, 또는 제1 올리고뉴클레오티드(1) 및 제3 올리고뉴클레오티드(5)가 혼성화되지 않은 경우와 다른 신호 생성을 촉진시킬 수 있으며, 조건부로 신호 시스템의 제1 부분을 형성하는 제1 그룹(2)은 제1 올리고뉴클레오티드(1)를 포함하거나;
여기서 제2 올리고뉴클레오티드(3)와 제3 올리고뉴클레오티드(5) 간의 혼성화는 신호를 생성하거나, 또는 제2 올리고뉴클레오티드(3)와 제3 올리고뉴클레오티드(5)가 혼성화되지 않는 경우와 다른 신호 생성을 촉진시킬 수 있으며, 조건부로 신호 시스템의 제1 부분을 형성하는 제1 그룹(2)은 제2 올리고뉴클레오티드(3)를 포함하는 것인, 피분석물 검출 시스템.
The method according to claim 1,
- the first oligonucleotide (1) is
A first toothed region 8 located on the 5'-plane of the branch migration region 7;
Optionally one or more covalently bonded moieties (4);
A first group (2) that optionally forms a first part of the signaling system;
- the second oligonucleotide (3) is
A second tohold region 9 located on the 3'-plane of the branching point moving region 7;
Optionally one or more covalently bonded moieties (4);
A first group (2) optionally forming a first part of the signal system;
- the third oligonucleotide (5)
A first tohold region 8 ';
A second tohold region 9 ';
A minute point moving region 7 ';
Optionally one or more covalently bonded moieties (4);
A second group (6) forming a second part of the signaling system;
The first group (2), which conditionally forms the first part of the signal system, comprises a first oligonucleotide (1) and / or a second oligonucleotide (3);
Conditionally, the at least one covalently bonded moiety (4) is located in the first oligonucleotide (1) and / or the second oligonucleotide (3) and / or the third oligonucleotide (5);
Wherein the first to fourth region (8) of the first oligonucleotide (1) and the first to fourth region (8 ') of the third oligonucleotide (5) comprises a complementary sequence;
Wherein the junction point shifting region 7 of the first oligonucleotide 1 and the junction point shifting region 7 'of the third oligonucleotide 5 comprise a stretch of complementary nucleotides;
Wherein the second toe region (9) of the second oligonucleotide (3) and the second toe region (9 ') of the third oligonucleotide (5) comprise an extension of the complementary nucleotide;
Wherein the splitting point shifting region 7 of the second oligonucleotide 3 and the splitting point shifting region 7 'of the third oligonucleotide 5 comprise an extension of the complementary nucleotide;
Wherein the hybridization between the first oligonucleotide (1) and the third oligonucleotide (5) produces a signal or a signal that is different from the case where the first oligonucleotide (1) and the third oligonucleotide (5) Wherein the first group (2), which conditionally forms the first part of the signal system, comprises a first oligonucleotide (1);
Wherein the hybridization between the second oligonucleotide (3) and the third oligonucleotide (5) generates a signal, or the second oligonucleotide (3) and the third oligonucleotide (5) Wherein the first group (2), which conditionally forms a first part of the signal system, comprises a second oligonucleotide (3).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 그룹(2) 및 제2 그룹(6)에 의해 형성된 신호 시스템은 소광제-형광단 신호 시스템(quencher-fluorophore signaling system), 형광단-소광제(fiuorophore-quencher) 신호 시스템, FRET 신호 시스템, DNA 퍼옥시다제 촉매(DNA peroxidase catalysis) 신호 시스템, 또는 소광제 및 일중항 산소 증감제(quencher and singlet oxygen sensitizer); 및 선택적으로 여기서 신호 시스템은 형광 나노입자를 사용하는 것인 피분석물 검출 시스템.
8. A system according to any one of the preceding claims, wherein the signal system formed by the first group (2) and the second group (6) comprises a quencher-fluorophore signaling system, A fiuorophore-quencher signaling system, a FRET signaling system, a DNA peroxidase catalysis signaling system, or a quencher and singlet oxygen sensitizer; And optionally wherein the signaling system uses fluorescent nanoparticles.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 헤민(hemin) 및/또는 ABTS2 - 및/또는 H2O2 및/또는 루미놀(luminol)을 더 포함하는 것인 피분석물 검출 시스템.
9. The analyte detection system according to any one of claims 1 to 8, further comprising hemin and / or ABTS 2 - and / or H 2 O 2 and / or luminol.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 1종 이상 공유 결합된 결합 모이어티(4)는 유기 분자, 항체, 항원, 앱타머(aptamer), 비오틴 및 합텐(hapten)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 피분석물 검출 시스템.
10. A compound according to any one of claims 1 to 9, wherein the at least one covalently bound moiety (4) is selected from the group consisting of organic molecules, antibodies, antigens, aptamers, biotin and hapten Is selected.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 1종 이상 공유 결합된 결합 모이어티(4)는 150-1200 Da, 150-1000 Da, 150-800 Da, 150-600 Da, 150-400 Da, 150-300 Da, 300-1500 Da, 400-1500 Da, 600-1500 Da, 800-1500 Da, 1000-1500 Da, 또는 1200-1500 Da과 같은 150-1500 Da 범위 내 분자량을 갖는 유기 분자인 것인 피분석물 검출 시스템.
11. The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the at least one covalently bonded moiety (4) is selected from the group consisting of 150-1200 Da, 150-1000 Da, 150-800 Da, 150-600 Da, 150-400 Organic molecules having a molecular weight in the range of 150-1500 Da, such as Da, 150-300 Da, 300-1500 Da, 400-1500 Da, 600-1500 Da, 800-1500 Da, 1000-1500 Da, The analyte detection system.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 결합 모이어티는 결합 모이어티와 결합된 이의 결합 파트너(binding partner)를 갖는 것인 피분석물 검출 시스템.
12. The analyte detection system according to any one of claims 1 to 11, wherein the binding moiety has its binding partner bound to the binding moiety.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 피분석물은 단백질, 펩타이드, 유기 분자, 항체, 항원 및 합텐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 피분석물 검출 시스템.
13. The analyte detection system according to any one of claims 1 to 12, wherein the analyte is selected from the group consisting of proteins, peptides, organic molecules, antibodies, antigens and haptens.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 피분석물은 150-1200 Da, 150-1000 Da, 150-800 Da, 150-600 Da, 150-400 Da, 150-300 Da, 300-1500 Da, 400-1500 Da, 600-1500 Da, 800-1500 Da, 1000-1500 Da, 또는 1200-1500 Da과 같은, 150-1500 Da 범위 내 분자량을 갖는 유기 분자인 것인 피분석물 검출 시스템.
14. The method of any one of claims 1 to 13, wherein the analyte is selected from the group consisting of 150-1200 Da, 150-1000 Da, 150-800 Da, 150-600 Da, 150-400 Da, 150-300 Da, 300- Is an organic molecule having a molecular weight in the range of 150-1500 Da, such as 1500 Da, 400-1500 Da, 600-1500 Da, 800-1500 Da, 1000-1500 Da, or 1200-1500 Da. .
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 올리고뉴클레오티드(1)는 제2 올리고뉴클레오티드(3)에 공유 결합되고(covalently linked), 제2 올리고뉴클레오티드(3)는 제3 올리고뉴클레오티드에 공유 결합된 것인 피분석물 검출 시스템.
15. The method according to any one of claims 1 to 14, wherein the first oligonucleotide (1) is covalently linked to a second oligonucleotide (3), the second oligonucleotide (3) Wherein the analyte is covalently bound to the nucleotide.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 피분석물 검출 시스템을 포함하는 부분의 키트.
17. A kit of parts comprising an analyte detection system according to any one of claims 1 to 15.
a) 흥미있는 피분석물을 포함하거나, 포함하는 것으로 추측되는 샘플을 제공하는 단계;
b) 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 피분석물 검출 시스템을 제공하는 단계;
c) 상기 피분석물 검출 시스템에 샘플을 인큐베이션하는 단계;
d) 기준 수준과 피분석물의 검출된 수준을 비교하는 단계; 및
e) 샘플에서 피분석물의 존재 또는 수준을 측정하는 단계;
를 포함하는 샘플 내 DNA 및 RNA과 다른 피분석물의 존재 또는 수준을 검출하기 위한 방법.
comprising the steps of: a) providing a sample containing or suspected of containing an analyte of interest;
b) providing the analyte detection system of any one of claims 1 to 15;
c) incubating the sample in the analyte detection system;
d) comparing the reference level with the detected level of the analyte; And
e) measuring the presence or level of the analyte in the sample;
&Lt; / RTI &gt; the presence or level of DNA and RNA and other analytes in the sample.
제17항에 있어서, 제1 올리고뉴클레오티드와 제3 올리고뉴클레오티드 간의 및 제2 올리고뉴클레오티드와 제3 올리고뉴클레오티드 간의 혼성화 평형은 결합 모이어티에 피분석물의 결합, 및/또는 결합 모이어티에 결합 파트너의 방출에 따라 이동되는 것인 방법.
18. The method of claim 17, wherein the hybridization equilibrium between the first oligonucleotide and the third oligonucleotide and between the second oligonucleotide and the third oligonucleotide is dependent on binding of the analyte to the binding moiety and / or release of the binding partner to the binding moiety Lt; / RTI &gt;
제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 샘플은 혈청 또는 혈장, 소변 샘플, 대변 샘플, 생검(biopsy) 샘플 또는 타액 시료와 같은 생물학적 샘플인 것인 방법.
19. The method of claim 17 or 18, wherein the sample is a biological sample such as serum or plasma, a urine sample, a feces sample, a biopsy sample, or a saliva sample.
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